La historia del progreso humano se puede simplificar y convertirla en la historia de la creciente utilización de la energía. Aprovechamos la energía para crear orden, tanto en términos biológicos como sociales. Los excedentes de energía permiten todas las formas de creación de riqueza, que a su vez producen nuevas tecnologías para aprovechar aún más energía de manera efectiva. Esta verdad ha inspirado conceptos famosos como la escala Kardashev, que mide las civilizaciones por su capacidad para aprovechar los recursos energéticos para fines útiles.
La computación es una continuación natural de este esfuerzo. La tecnología digital moderna transforma cantidades cada vez mayores de electricidad en procesos avanzados de creación de valor. El aumento más reciente en la demanda de computación proviene de dos tecnologías en particular: la minería de bitcoins y, más recientemente, la computación de alto rendimiento (“HPC”), en particular el uso de unidades de procesamiento de gráficos (“GPU”) para inteligencia artificial. El meteórico aumento del consumo de energía por parte de estas tecnologías ha planteado muchas preguntas: ¿Qué impacto tendrán estas tecnologías hambrientas de energía en nuestros sistemas energéticos? Dado su uso mutuamente voraz de la energía, ¿qué interacción tendrán entre sí? ¿Qué significan estos acontecimientos para la humanidad?
Exploramos las características esenciales de estas respectivas tecnologías y cómo ofrecen mercados alternativos para el exceso de energía que de hecho pueden mejorar la eficiencia de los sistemas energéticos. Con base en esta exploración, también sostenemos que la minería de bitcoins y la HPC son complementarias en lugar de competitivas. Como veremos, sus respectivas compensaciones ofrecen una capacidad simbiótica para maximizar el valor creado a partir de los recursos energéticos, lo que a su vez beneficia a la sociedad en su conjunto.
En resumen, defendemos el maximalismo computacional.
Energía
La tecnología moderna depende de la energía convertida en electricidad a partir de una amplia gama de fuentes, y esto conlleva ciertos desafíos y compensaciones. El principal de los cuales es la portabilidad limitada.
Esto se debe a varias realidades simples. La electricidad requiere una red, esencialmente una serie masiva de circuitos que transportan energía en tiempo real. La red debe permanecer en equilibrio, lo que significa que la generación debe aproximadamente igualar la demanda en cualquier momento.
Esto es difícil por dos razones:
En primer lugar, los recursos energéticos no siempre están convenientemente distribuidos, su desarrollo requiere largos plazos y sus distintos grados de disponibilidad.
En segundo lugar, tanto la transmisión como el almacenamiento son costosos, tienen plazos de entrega igualmente largos y experimentan ineficiencias inherentes. Se estima que entre el 8% y el 15% de la electricidad se pierde en pérdidas de transmisión y distribución cuando llega a los consumidores locales, y esta cifra es aún mayor en el caso del almacenamiento en baterías a largo plazo.
El resultado es que siempre será más barato y más eficiente consumir la electricidad generada inmediatamente en la fuente que transportarla en el tiempo o el espacio. Como tal, la solución más eficiente no es transportar electricidad de manera más amplia e ineficiente hasta donde pueda usarse, sino trasladar los casos de uso a la electricidad. La computación es un caso de uso ideal para ese exceso de electricidad porque es densa en energía, en gran medida portátil y escalable; Todavía tenemos que encontrar un límite a nuestra demanda de computación. Mientras tanto, las limitaciones del “espacio de carne” son fuertes factores limitantes para formas heredadas de sumideros de energía como la fundición y fabricación de aluminio.
La minería de Bitcoin en particular se ha convertido en un caso de uso ideal para el excedente de energía local, proporcionando una carga despachable y generadora de ingresos para equilibrar la red. Más recientemente, la demanda de computación de alto rendimiento, en particular GPU, también está teniendo impactos inignorables en la utilización de energía. Muchos esperan que estas dos tecnologías compitan por los mismos recursos energéticos, pero a medida que exploremos las características de cada una, la simbiosis potencial se volverá evidente.
Minería Bitcoin
La minería de Bitcoin puede considerarse como un sumidero de energía sin permiso. El mecanismo de consenso de prueba de trabajo de Bitcoin equivale a una prueba de cálculo que consume mucha energía. Los mineros deben realizar este cálculo que consume mucha energía para crear nuevos bloques de transacciones, obteniendo así bitcoins como recompensa. Es esta prueba de trabajo la que proporciona garantías de liquidación global de forma descentralizada y sin permisos.
En la práctica, esto parece ser millones de computadoras (hoy en día, circuitos integrados de aplicaciones específicas o “ASIC”) ejecutándose en centros de datos básicos en todo el mundo. Una de las cosas hermosas de la minería de bitcoins es su naturaleza sin permiso; cualquier persona en cualquier parte del mundo puede conectar un ASIC. De hecho, Bitcoin permite a los mineros de todo el mundo participar en un mercado energético global; quien tiene el menor costo de energía tiene el mayor margen.
Esta red global descentralizada es parte de la razón por la cual la adopción de Bitcoin ha continuado de manera constante, a medida que la gente busca un nuevo sistema monetario y financiero que esté activo las 24 horas del día, los 7 días de la semana, que carezca de un único punto de falla y eluda los incentivos perversos de los monopolios de los bancos centrales capturados políticamente. .
La minería de Bitcoin se distingue por las siguientes características relativas a la infraestructura GPU/HPC:
Sin clientes
Sin adquisición de clientes
Sin soporte
Alta interrumpibilidad
Baja complejidad operativa
Requisitos de conectividad bajos (menos de 100 MB/s)
Margen bajo (generalmente)
HPC
Las GPU para centros de datos son la última forma de HPC, cuya demanda se ha disparado en los dos años anteriores debido al rápido aumento del interés en los avances de AI/ML que dependen de ellas. Estas tecnologías han desbloqueado categorías completamente nuevas de operaciones y funciones digitales que antes no eran posibles, y los casos de uso resultantes apenas comienzan a explorarse. La repentina explosión del interés en estas tecnologías ha convertido rápidamente a NVIDIA, el fabricante líder de las GPU subyacentes, en la empresa más valiosa del mundo.
Inicialmente, este repentino aumento en la demanda creó un intenso cuello de botella en la producción de suficientes unidades de GPU. Sin embargo, esto fue temporal y con el tiempo continúa aliviado por el aumento de la producción, con el foco cambiando rápidamente a un nuevo cuello de botella: espacio en rack del centro de datos con energía barata. El resultado ha sido una explosión en la construcción de nuevos centros de datos, dondequiera que se pueda obtener una gran cantidad de energía constante. Esto ha hecho que la infraestructura de GPU compita con la minería de Bitcoin en muchas áreas con exceso de energía local.
En relación con la minería de Bitcoin, GPU/HPC se distingue por estas características:
Clientes
Adquisición de clientes
Atención al cliente
Baja interrumpibilidad
Alta complejidad operativa
Altos requisitos de conectividad (10 – 100 GB)
Alto margen (generalmente)
Competencia de cortesía
La demanda de tecnologías Bitcoin y AI/ML ha despegado en la última década, un testimonio de su utilidad para la sociedad. Esta demanda ha llevado a la proliferación de sus respectivos recursos informáticos.
Para reducir los costos operativos, ambos mercados buscan un exceso de energía para utilizar, ya que tiende a ser más barata. Naturalmente, esto resuelve algunas de las ineficiencias de la red analizadas anteriormente, pero sí significa que los constructores y operadores de centros de datos se preguntarán qué forma de computación respaldar e invertir para obtener la misma cantidad de energía disponible.
Ambas formas de computación consumen mucha energía y son relativamente independientes de la ubicación (salvo consideraciones legales o jurisdiccionales más allá del alcance de este documento), lo que las hace aparentemente competitivas, pero de hecho pueden ser herramientas altamente complementarias para maximizar la utilización y el beneficio de dicho exceso o estancamiento. electricidad.
Las cargas de trabajo de GPU tienen una mayor complejidad operativa y una baja interrumpibilidad, así como una mayor inversión de capital inicial. Eso lo convierte en una mala elección para aprovechar excedentes transitorios de energía, como la ventana máxima de producción de energía mediante paneles solares, por ejemplo. A diferencia de la minería de bitcoins, las GPU tienen clientes que suelen ser sensibles a cuestiones como el tiempo de actividad y la disponibilidad. Hay excepciones, como instancias puntuales y marcos que pueden realizar conmutación por error desde dichas instancias, pero en términos generales, debido a la existencia de un cliente, la tolerancia a la interrumpibilidad de la infraestructura de GPU nunca igualará a la de la minería de bitcoins. Junto con los mayores costos de capital y la complejidad, en estas situaciones podemos esperar que la minería de bitcoins continúe creciendo y dominando como una carga altamente flexible y despachable a la red.
Por otra parte, los excesos constantes de energía, como un delta en gran medida fijo entre la capacidad de generación base de las centrales hidroeléctricas o nucleares y el consumo circundante, son oportunidades ideales para que la infraestructura GPU cierre la brecha y establezca nuevos consumos y equilibrios de referencia. Estas situaciones favorecen la baja interrumpibilidad de la infraestructura de GPU y justifican el gasto adicional y la complejidad operativa para asegurar ingresos sustancialmente mayores. Siempre que el ancho de banda de soporte esté disponible para facilitar las cargas de trabajo de la GPU (al menos 10 GB/s, idealmente 100 GB/s), estos sitios siempre brindarán más oportunidades de ganancias que si se asignaran exclusivamente para la minería de bitcoins.
Estrategias de centros de datos híbridos
También existen estrategias que pueden utilizar ambas tecnologías en conjunto para maximizar los ingresos y el retorno de la inversión.
En primer lugar, la minería de bitcoins podría utilizarse como carga inicial de recursos energéticos antes de que el sitio sea adecuado para la computación de alto rendimiento. Los ejemplos incluyen: (1) el uso de centros de datos de minería de bitcoins modulares semiportátiles para monetizar la energía mientras se construye la infraestructura restante para un centro de datos HPC (líneas redundantes de energía/Internet, edificios, sistemas de energía de respaldo, etc.); o (2) ser pioneros en recursos energéticos abandonados con la minería de bitcoins, algunos de los cuales eventualmente podrían usarse para HPC. De hecho, el acuerdo recientemente anunciado entre Core Scientific y CoreWeave podría verse como un ejemplo de lo que ocurre en la naturaleza, ya que la minería de bitcoins condujo al desarrollo de una gran subestación y un centro de datos que eventualmente se usaría para HPC.
Una segunda estrategia, más avanzada, es combinar cargas de trabajo de minería de HPC y Bitcoin en conjunto, utilizando la minería de Bitcoin como contrapeso para equilibrar las fluctuaciones en el consumo de energía de las cargas de trabajo de HPC. Si bien las cargas de HPC requieren energía confiable, las “cargas de trabajo de inferencia” que albergan modelos de producción de IA/ML pueden fluctuar según los niveles de uso en tiempo real por parte de los usuarios, lo que genera ciclos típicos de alta actividad y consumo de energía y baja actividad y menor consumo de energía. Hasta la fecha, el valor de dicha HPC ha superado sustancialmente cualquier ineficiencia derivada del uso fluctuante de energía, pero la naturaleza altamente flexible e interrumpible de la minería de Bitcoin se puede utilizar para proporcionar un consumo de energía estable y, a su vez, tasas de energía efectivas más bajas, además de proporcionar ingresos adicionales. para el centro de datos en general. Algunos describen esta estrategia como un “centro de datos salmonete”, con la IA al frente y bitcoin detrás. Si bien aún es temprano, este enfoque promete utilizar lo mejor de HPC y de la minería de bitcoins para ofrecer implementaciones de centros de datos con el mayor valor posible con la tecnología actual.
Implicaciones de la industria
Hasta hace poco, la industria de los centros de datos ha estado dominada por los proveedores de colocación. Estos proveedores construyen las instalaciones utilizadas para albergar servidores industriales y alquilan espacio, energía, conectividad y, a veces, los propios servidores a los inquilinos. Tradicionalmente, la mayoría de estos inquilinos han sido grandes empresas y proveedores de nube de hiperescala. En muchos casos, estos inquilinos empresariales y de hiperescala también han construido sus propios centros de datos para respaldar su propio crecimiento.
Desde aproximadamente 2017, la minería de Bitcoin realmente ha entrado en escena a nivel industrial, con complejos de centros de datos enteros construidos únicamente para respaldar la minería de Bitcoin en áreas con deltas extremos en la electricidad producida y consumida. Ahora, en 2023 y 2024, hemos visto cambios en el mercado aún más notables y disruptivos. Con la explosión de la demanda de infraestructura de GPU, muchos antiguos centros de datos centrados en la colocación se han aventurado a comprar y alojar ellos mismos esta infraestructura de GPU. Mientras tanto, los hiperescaladores se están moviendo detrás del medidor para ubicarse junto con grandes plantas de energía de carga base, buscando energía barata y confiable para el nuevo aumento en la demanda de HPC. Esto es particularmente notable porque las energías renovables intermitentes han sido la forma de generación más popular en los últimos años, principalmente debido a los subsidios gubernamentales.
Anticipamos lo siguiente:
1. Aumento continuo de la demanda de energía para ambas formas de computación.
2. La construcción de nuevos centros de datos como el próximo cuello de botella en la expansión de la huella de HPC, con grandes extensiones de instalaciones de minería de bitcoins reutilizadas para casos de uso de mayor margen.
3. El hardware de minería se reubicará en la periferia, buscando ubicaciones remotas e ineficiencias variables que las cargas de trabajo de HPC no son adecuadas para monetizar.
4. La combinación de minería de bitcoins y HPC en “centros de datos salmonetes” aprovechará el alto potencial de ingresos de la HPC y la naturaleza flexible de la minería de bitcoins para equilibrar eficazmente el consumo de energía y las redes locales, al tiempo que supera las estrategias tradicionales de los centros de datos.
Conclusión
Cuando surgen nuevas tecnologías que consumen mucha energía, a menudo surge preocupación por su utilización de la energía y sus externalidades. La minería de Bitcoin y la HPC no son excepciones, ya que tanto los políticos como los tecnólogos de salón claman por su mitigación o control. Pero estas tecnologías voraces representan la tendencia natural del progreso humano. Además de la utilidad evidente que brindan la red de liquidación de Bitcoin y las cargas de trabajo de IA/ML, podemos demostrar que se pueden implementar de manera que maximicen de manera eficiente los recursos energéticos nuevos y existentes para fines económicos útiles.
Esta es una publicación invitada de Drew Armstrong y Ariel Deschapell. Las opiniones expresadas son enteramente propias y no reflejan necesariamente las de BTC Inc o Bitcoin Magazine.
Fuente: Revista Bitcoin
La publicación Maximalismo informático: la simbiosis entre la minería de Bitcoin y la IA apareció por primera vez en Crypto Breaking News.
