KI: Viele Ergebnisse, aber noch viel mehr Hitze

Die rasante Zunahme von generativer KI hat zu einem explosionsartigen Anstieg des Energiebedarfs geführt. Viele neue Technologien drängen auf den Markt, um diesem Problem zu begegnen.

Der Siegeszug von generativer KI (GenKI) begann in der Cloud. Das ist auch gegenwärtig die vorherrschende Infrastruktur, was vor allem an der beispiellosen Flexibilität, Skalierbarkeit und Agilität liegt. Doch zunehmend kommt GenKI auch im eigenen Rechenzentrum und an der Edge zum Einsatz. Das bietet mehr Kontrolle über Hardware und Daten und ermöglicht die kontinuierliche Anpassung an spezifische Unternehmensanforderungen. Hinzu kommen weitere Vorteile, wie eine geringe Latenz, höhere Datensouveränität und die Einhaltung von Compliance-Auflagen.

Die KI-Nutzung kann man an der Stromrechnung ablesen

Doch KI benötigt eine Hard- und Software die Höchstleistungen erbringen kann. Und das erfordert viel Strom – sehr viel Strom sogar. Viele globale Unternehmen sehen sich bereits mit rasant ansteigenden Stromrechnungen konfrontiert. Auch in Deutschland betrachtet man diese Entwicklung kritisch. Laut dem Freiburger Öko-Institut haben deutsche Rechenzentren im vorigen Jahr rund 20 TWh verbraucht, das sind etwa 3,9 Prozent des gesamten Stromverbrauchs. „Für die nächsten vier bis fünf Jahre erwarten wir eine Verdopplung“, sagt Felix Behrens, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Instituts. Das Problem verschärft sich noch dadurch, dass weiterhin mit steigenden Energiekosten zu rechnen ist. Eine Untersuchung der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg kommt zu dem Ergebnis, dass der Großhandel-Strompreis Anfang des Jahres zwischen 94 und 114 Euro je MWh schwankte. Das war sechsmal so hoch wie vor der Energiekrise.

Warmwasser statt heißer Chips

Der Energiebedarf betrifft aber nicht nur die Kosten, sondern auch die damit entstehende Wärme. Zur Lösung hat das irische Unternehmen Nexalus gemeinsam mit Intel eine neuartige Kühlung entwickelt, bei der mithilfe von intelligenten Wärmetauschern, Kühlplatten und winzigen Mikrodüsen die Kühlflüssigkeit schnell über die heißesten Teile von CPU und GPU gepumpt werden. Damit lassen sich über 95 Prozent der Wärmeenergie in Warmwasser umwandeln. Die Technologie wurde speziell für die Intel Xeon® Prozessoren entwickelt. Wobei Intel wichtige Informationen bereitstellte, beispielsweise die genaue Position der Rechenkerne, die bei hoher Auslastung die meiste Wärme erzeugen. „Wir haben Nexalus beim Debuggen und Testen der Technologie unterstützt. Dabei stellten wir sicher, dass CPU, GPU und Speicher extremen Temperaturen ausgesetzt wurden, um die Auswirkungen auf Leistung und Stromverbrauch zu messen“, sagt Uzair Qureshi, Systemarchitekt der Edge Compute Group bei Intel über die Zusammenarbeit.

Darüber hinaus haben die beiden Unternehmen weitere Kühllösungen entwickelt:

• Intel Flex Single-Slot GPU Block um die Kühlung und Leistung von GPUs zu optimieren.

• NIC-Kühlung der nächsten Generation für die Intel Ethernet E810 Controller und Netzwerkadapter.

• Übertaktung von Intel Xeon CPUs um die Leistung von Intel-basierten CPUs von 270 Watt auf 900 Watt zu steigern. Diese Technologie ist weit verbreitet. Beispielsweise nutzen viele Teams der Formel 1 Intel-Produkte mit Nexalus-Kühlung für die Finite-Elemente-Analyse (FEA).

„Wir arbeiten mit Intel und führenden OEMs zusammen, um unsere Kühllungen in den Edge- und Rechenzentrumsmarkt zu bringen“, sagt Dr. Cathal Wilson, Mitgründer und Chief Operating Officer von Nexalus.

Es geht auch mit weniger Aufwand

Aber auch ohne umfangreichen Technikeinsatz, lässt sich der Energiebedarf eines Rechenzentrums deutlich verbessern. Beispielsweise durch eine Infrastrukturkonsolidierung, die auf Intel Xeon 6 Prozessoren basiert. Das reduziert den spezifischen Energieverbrauch, die Betriebskosten und den Platzbedarf. So bieten die Intel Xeon 6 Prozessoren mit E-Cores eine ausreichende Rechenleistung für eine bis zu dreimal höhere Rackdichte als skalierbare Intel Xeon Prozessoren der 2. Generation. Gleichzeitig bieten die neuen Prozessoren eine bis zu 2,7-mal höhere Leistung pro Watt, was weniger Strom- und Kühlkosten bedeutet.

Kunden bestätigen die Energieeffizienz

Die NTT DATA Group hat die Energieeffizienz von Intel Xeon Prozessoren der 6. Generation mit E-Cores mithilfe von Java-basierten Webanwendungen getestet. Dabei zeigten sich sowohl bei hoher als auch bei geringer Auslastung signifikante Stromeinsparungen und eine verbesserte Leistung pro Watt. In Anwendungsfällen, in denen der Systemstromverbrauch und nicht die Single-Core-Leistung im Vordergrund steht, kann der Einsatz von Intel Xeon 6 Prozessoren mit E-Cores den Betriebsstromverbrauch senken, ohne die Anwendungsleistung zu beeinträchtigen. Die NTT DATA Group ist davon überzeugt, dass der Intel Xeon 6 Prozessor mit E-Cores für die Entwicklung nachhaltiger Webanwendungen bestens geeignet ist. Das Unternehmen wird deshalb seinen Kunden künftig Intel Xeon 6 Prozessoren mit E-Cores für alle Projekte anbieten, die auf Energieeinsparungen abzielen.

Fazit

KI verlagert sich zunehmend von der Cloud in die eigene Infrastruktur, das betrifft sowohl das eigentliche RZ als auch viele neuen KI-Anwendungen an der Edge. Die CIOs sind gefordert, hierbei den steigenden Energiebedarf im Griff zu behalten. Mit modernsten Kühlsystemen und den neuesten Intel Prozessoren kann dieses Problem deutlich abgemildert werden.