Экономика полезных вычислений ИИ: почему эффективные чипы могут сочетаться с растущими энергозатратами

Числовая запись: точка отделяет дробную часть, запятая — группы тысяч.

Исследовательско-редакционная команда Voltformer · Свидетельства получены 22 октября 2026 года · Анализ с явно обозначенными условными сценариями

Инфраструктура ИИ вступила в сложную экономическую фазу: совершенствование чипов и моделей снижает ресурсоёмкость отдельных вычислений, тогда как инвесторы вкладывают больше капитала в выполняющее их оборудование. Важно, сколько экономически полезных задач система завершает с приемлемыми качеством и задержкой за срок эксплуатации. Пиковая арифметика, объявленные мегаватты и необработанное количество токенов измеряют лишь отдельные части процесса.

Наш тезис условен. Эффективность повышает ценность установленной мощности, если спрос, программное обеспечение и вспомогательная инфраструктура способны использовать улучшение. Она уменьшает потребность в новых мощностях, если спрос насыщается или небольшие системы заменяют крупные. Итог зависит от реакции спроса, распределения задач, эффективной загрузки и сроков обязательств по поставкам. Нет физического закона, требующего, чтобы более дешёвый токен обязательно снижал совокупное электропотребление либо оправдывал любую запланированную покупку ускорителей.

1. Что устанавливают последние первичные свидетельства

Результаты TSMC от 15 октября показывают выручку третьего квартала USD 46.72 млрд; 2-нанометровая технология обеспечила 8% выручки от пластин. Это продажи производства и продуктовая структура, а не количество установленных систем ИИ. TSMC, результаты третьего квартала 2026.

NVIDIA сообщила выручку сегмента Data Center USD 89.0 млрд за квартал, завершившийся 26 июля, на 117% выше годом ранее. Высокая выручка поставщика подтверждает покупки; прибыльность покупателей требует отдельных свидетельств. NVIDIA, результаты второго квартала финансового 2027 года.

Матрица намеренно неоднородна: финансовые результаты, эксплуатация, исследования и объявления отвечают на разные вопросы. Их взаимозаменяемость создаёт ложное впечатление, будто все этапы между заказом пластин и прибыльным сервисом уже завершены.

2. Спрос нужно измерять завершёнными задачами

Токен — единица инженерного учёта, не постоянная единица экономического результата. Разные токенизаторы делят одинаковый материал по-разному. Более длинный ответ может содержать дополнительную ценность или лишний объём. Агент может повторно вызывать модель в ожидании инструментов, повторяя неудачное выполнение или проверяя себя. Выручка на токен также зависит от скидок, кэширования и соотношения входящего и исходящего трафика.

Полезная модель спроса разделяет поступление задач, вызовы моделей на задачу, длину входа и выхода и вероятность успешного завершения. При неизменном наборе задач дополнительные рассуждения могут увеличить вычисления, но сократить проверку человеком. Или небольшая модель устранит большую часть вычислений без снижения успешности. Обе возможности следует проверять на фактическом распределении задач покупателя.

Принятую задачу нужно определить через внешне проверенную корректность, предел задержки и явные правила передачи на более сложную обработку. Следует учитывать всё время ускорителей, CPU и энергию повторных попыток. Поставщик может увеличить токеновую производительность, не улучшив клиентскую стоимость успешной задачи. И наоборот, токеновый поток может упасть, а экономика задач улучшиться, если маршрутизация избегает ненужной генерации. Поэтому рост использования и производительности нужно сообщать отдельно.

3. Производительность чипов — ограниченный поток

Модель Roofline связывает достижимую арифметическую производительность с вычислительной мощностью, пропускной способностью памяти и арифметической интенсивностью. Операции в секунду не могут превысить минимум из пиковых операций в секунду и байтов в секунду, умноженных на операции на байт. Это граница для понимания узких мест, не обещание производительности приложения. Williams, Waterman и Patterson, технический отчёт Berkeley, 2008.

Для закупок ИИ рассуждение следует распространить на всю систему. Обработка запроса, генерация токенов, маршрутизация экспертов и коммуникации предъявляют разные требования. Быстрая арифметика не компенсирует недостаточную вместимость памяти. Незагруженная сеть не устраняет последовательную зависимость. Купленные ускорители, ожидающие совместимой прошивки, квалификации сети или ввода, не выполняют полезной доставленной работы.

Ограничения взаимодействуют. Увеличение пакета запросов лучше переиспользует веса, но может ухудшить время ответа. Распределение модели по большему числу устройств решает проблему вместимости, добавляя коммуникации. Экономически предпочтительная конфигурация лежит на границе качества, задержки и затрат; максимальная заявленная производительность может находиться за её пределами.

4. Дефицит HBM и сжатие моделей действуют одновременно

Вместимость и пропускная способность HBM — разные ограничения. Сжатие состояния модели может разрешить больше одновременных запросов, но не устраняет автоматически стоимость чтения весов или обмена маршрутизируемыми токенами. Большие пакеты могут превратить высвободившуюся память в поток обработки. Более длинный контекст может вместо этого поглотить экономию.

Препринт DeepSeek-AI V4.1-Flash от 17 сентября сообщает о глобальном KV-кэше в HBM размером 890 байт на токен — примерно четверть объёма V4-Flash; он также отделяет постоянное состояние вне HBM. Это исследовательское утверждение конкретной модели без подразумеваемого независимо подтверждённого сокращения электричества всего парка. DeepSeek-AI, технический отчёт V4.1-Flash, v1.

Экономическое следствие — изменение дефицитной ренты памяти для отдельных задач. Если существующий спрос помещается в меньшее число устройств, покупатель может отложить закупки. Если спрос ограничивали длина контекста или параллельность, улучшение способно сделать новые услуги жизнеспособными. Поэтому поставщики памяти могут иметь сильный спрос во время быстрого сжатия, особенно если приложения требуют больше состояния на задачу или больше задач становится доступно по цене.

При покупке следует выяснять, какой уровень памяти экономится, требуется ли дополнительное вычисление для восстановления сжатого состояния и переносит ли выгрузка давление в память хоста, хранилище или сеть. Меньше байтов HBM на запрос — полезный результат; его ценность определяется следующим связывающим ресурсом.

5. Программное обслуживание меняет знаменатель

Основной вклад PagedAttention — управление растущими и сжимающимися KV-кэшами с меньшей фрагментацией и дублированием. Это улучшение распределения ресурсов системы, а не номинальной арифметики GPU. Kwon и коллеги, статья PagedAttention/vLLM, 2023.

В мае 2026 Google описала реализацию UCSD диффузионного спекулятивного декодирования на TPU и сообщила среднее ускорение токенов в секунду в 3.13 раза в указанном сравнении. Это измеренный результат конкретной нагрузки, не универсальный энергетический множитель. Google Developers, реализация DFlash и описание теста.

Спекуляция добавляет черновые вычисления, сокращая дорогие итерации целевой модели. Выгода зависит от принятия черновиков, совместимости и пакетирования. Квантизация уменьшает объём данных, но должна сохранять нужное качество. Маршрутизация избегает вызовов большой модели, но ошибки могут потребовать эскалации. Разделение prefill и decode улучшает соответствие ресурсам, создавая расходы передачи состояния.

Нельзя перемножать опубликованные ускорения из отдельных экспериментов. Оптимизации могут устранять одно узкое место, конкурировать за память или терять преимущество при другом размере пакета. Комбинацию нужно заново измерять на нужном составе трафика, включая хвостовые задержки и восстановление после ошибок. Правильный контрфактический вариант — лучшая осуществимая альтернатива покупателя, а не неоптимизированная историческая база.

Арифметика неизменной нагрузки показательна. Если половина сквозного времени приходится на компонент с десятикратным ускорением, а остальное неизменно, общий выигрыш равен 1 / [0.5 + 0.5/10] = 1.818, а не десяти. В общем случае при неизменной доле времени a и ускорении компонента s граница равна 1 / [a + (1−a)/s]. Неизменной частью могут быть инструменты и коммуникации. Модель исключает перекрытие и дополнительную работу; её цель — показать знаменатель, не предсказать конкретную систему.

6. У загрузки несколько несовместимых значений

Занятость устройства, выделение, запланированное время, полезная производительность обучения и приносящая выручку загрузка различаются. GPU может быть выделен, ожидая данные. Завершённое ядро может относиться к работе, которая позже перезапустится. Успешный запрос может оплачивать бесплатный рекламный кредит.

Октябрьский отчёт Meta сообщает свыше 85% goodput для предобучения и свыше 90% для обучения с подкреплением. Он описывает 37,656 подготовленных GPU для запуска с 32,768 активными GPU. Арифметика даёт 14.9% добавочного парка к активному числу либо 13.0% резерва от подготовленного парка: разные знаменатели. Ни один процент не оценивает отраслевую загрузку. Meta, инженерный отчёт Prometheus.

Резерв может быть экономически рационален. Он повышает установленный капитал на активное устройство, сокращая ожидаемые потери прерванной работы. Большие домены отказов повышают ценность инженерии надёжности; резерв может увеличивать полезный выпуск и одновременно снижать поверхностный коэффициент загрузки. Сравнение должно учитывать всё принадлежащее оборудование и потерянную при отказах работу за тот же период. Нельзя перемножать опубликованные goodput и резерв без известных знаменателей и пересечений.

7. От токенов на джоуль к полной стоимости

MLCommons указывает: подтверждённые измерения охватывают среднюю AC-мощность всей тестовой системы у розетки. Заявленная TDP или номинал блока питания таким измерением не являются. Категории результатов также отделяют доступные системы от предварительных и исследовательских конфигураций. Методология MLPerf Inference Datacenter.

Июльский архитектурный отчёт NVIDIA представляет сравнение агентной производительности на энергию с выигрышем до десяти раз на внутренней mixture-of-experts-нагрузке с двумя триллионами параметров. Это устанавливает границы сравнения производителя, но не десятикратное сокращение счёта каждого клиента. NVIDIA, отчёт об архитектуре Rubin.

Энергия объекта добавляет охлаждение и электрические потери к IT-потреблению. Полная стоимость добавляет возврат капитала, обслуживание, эксплуатацию и готовую резервную мощность. Углерод дополнительно зависит от времени и места электроснабжения. Договор покупки или годовой сертификат сами не измеряют предельные выбросы конкретного инференса. Эти величины нужно помещать в отдельные столбцы.

Для явно гипотетического вычислительного блока обозначим загрузку u, сохранение полезного результата g, поток при работе R токенов/с, среднюю IT-мощность простоя и работы P0 и P1 kW, множитель накладных расходов h. При 8,760 часах и 31,536,000 секундах условного года:

T = R × u × g × 31,536,000 токенов/год

E = h × [P0 + u(P1 − P0)] × 8,760 kWh/год

C_million = 1,000,000 × [K/L + F + pE] / T долларов на миллион сохранённых токенов.

Здесь K — установленный капитал в долларах, L — линейный срок возврата в годах, F — постоянные годовые расходы, p — доллары/kWh. Упрощённая модель исключает финансирование, налоги и остаточную стоимость. Она относит всю энергию простоя к блоку; g учитывает потери полезного выпуска без уменьшения уже потраченной энергии.

8. Воспроизводимый сценарий: загрузка может быть важнее тарифа

Все параметры ниже — предположения, не предложения оборудования и не измеренные тесты: K=USD 4m, L=4, F=USD 150,000/year, R=100,000 tokens/s, g=0.90, P0=20 kW, P1=100 kW, h=1.20, p=USD 0.08/kWh. Их цель — чувствительность; конкретного продукта поставщика они не представляют.

При 50% средняя мощность до накладных расходов равна 60 kW. Годовая энергия — 60 × 1.2 × 8,760 = 630,720 kWh; сохранённый выпуск — 100,000 × 0.5 × 0.9 × 31,536,000 = 1,419,120,000,000 токенов. Годовой возврат с постоянной эксплуатацией равен USD 1.15 млн, электричество — USD 50,457.60. Деление воспроизводит USD 0.845917 на миллион токенов.

Открыть график в полном разрешении

Рисунок 2. Условная чувствительность к загрузке с раздельными постоянными и электрическими затратами. Это сценарная кривая, не наблюдаемая рыночная цена и не рекомендуемая рабочая точка.

Удвоение тарифа при 50% добавляет примерно USD 0.03556 на миллион; снижение загрузки до 25% при исходном тарифе — около USD 0.82221. Энергия всё равно растёт с выполненной работой. Меньшие удельные затраты и большее совокупное потребление не противоречат друг другу. Иные цены капитала, задачи или сроки службы могут изменить относительную значимость компонентов.

9. Капитальные обязательства способны пережить узкое место

NVIDIA в 10-Q июльского квартала учитывает USD 279 млрд обязательств поставок и мощностей против USD 119 млрд кварталом ранее. Профиль сроков ниже взят из примечания 10; некоторые договоры можно менять, переносить или отменять с учётом условий и возможных затрат. Это финансовая позиция риска, не график поставленных мощностей. NVIDIA, 10-Q Q2 FY2027, примечание 10.

Открыть график в полном разрешении

Рисунок 1. Опубликованные обязательства поставок и мощностей на 26 июля 2026, USD млрд: остаток FY2027 92; FY2028 87; FY2029 88; FY2030 6; FY2031 5; FY2032 и позже 1. Округлённая сумма равна 279. Финансовые периоды принадлежат компании, а не календарным годам.

Мощности расширяются с задержкой. Покупатели отвечают на нехватку бронированием компонентов; поставщики — обязательствами по оборудованию и объектам. Если программное обеспечение впоследствии снижает ресурсы на задачу, законтрактованное предложение может прийти после ослабления исходного дефицита. И наоборот, недостаток инвестиций продлит нехватку при одновременном расширении нескольких источников спроса. Время и гибкость договоров определяют цикл не меньше долгосрочного спроса.

Июльская конференция Microsoft показывает ещё один вопрос учёта: изменение срока службы ЦОД и офисных зданий с 15 до 25 лет переводит некоторые будущие договоры между финансовой и операционной арендой. Руководство скорректировало ожидаемые отражаемые капиталовложения календарного 2026 примерно до USD 175 млрд, заявив, что без этого эффекта базовые инвестиционные ожидания неизменны. Здания и GPU требуют раздельного учёта. Microsoft, стенограмма результатов Q4 FY2026.

Более длинная амортизация меняет время отражения расходов, но не физический выпуск устаревшего оборудования. Анализ финансирования должен проверять возмещаемые денежные потоки за экономическую жизнь с перепродажей, повторным применением и миграцией. Инвестиции поставщика, клиентские капиталовложения и финансовые обязательства нельзя складывать без разбора: пересекающиеся сделки могут описывать одно оборудование неоднократно.

Простой сценарий использует линейный возврат для прозрачности. Финансовая модель должна дисконтировать потоки и проверять конечную стоимость. При равномерном годовом возврате, нулевом остатке, годовой ставке r и сроке L платеж равен K × r / [1−(1+r)^(−L)], с пределом K/L при нулевой ставке. Быстрое устаревание повышает требуемый годовой платёж даже при постоянном электрическом тарифе. Задержка заказа сохраняет информацию и снижает технологическое сожаление, но имеет цену, если клиенты иначе платили бы за дефицитную мощность.

10. Эффект отдачи — эмпирический вопрос

Пусть f — реальное кратное улучшение энергоэффективности задачи фиксированного качества. Если цена задачи падает пропорционально, а эластичность спроса равна ε, стилизованно Q_new/Q_old = f^ε, откуда E_new/E_old = f^(ε−1). Предполагаются полная передача экономии в цену, неизменность задачи и отсутствие связывающего ограничения предложения.

При четырёхкратном улучшении эластичность 0.5 даёт половину исходной энергии; 1 оставляет энергию неизменной; 1.5 удваивает её. Это алгебраические случаи, не оценённые эластичности. Передача в цену может быть неполной из-за капитала или дефицитной ренты. Спрос может реагировать на качество и удобство, не только цену. Дополнительные рассуждения меняют саму задачу и требуют ещё одного члена.

Сильнейший аргумент отдачи — доступность новых полезных приложений. Сильнейший аргумент замещения — маршрутизация, компактные модели и насыщение задач позволяют дать ту же ценность меньшим числом дорогих ресурсов. Оба процесса возможны у разных клиентов. Выявлять их нужно через потребление на задачу и когортную экономику, не превращая один агрегированный темп роста во всеобщий поведенческий закон.

11. Три условных пути и их опровержения

Путям не присвоены вероятности и целевые даты. Их ценность — проверяемость решений. Совокупный спрос может расти при избытке определённой архитектуры, провайдера или региона. Поэтому риски цепочки следует проверять на уровне компонентов и клиентов с явными предпосылками отмены и срока службы.

12. Что операторам и инвесторам измерять дальше

Оператор должен закупать под принятые задачи, качество и хвостовую задержку, сверяя результаты с измеренными IT-энергией и энергией объекта. Определение нагрузки нужно сохранять при сравнении поколений. Оплаченную загрузку следует отделять от технической занятости, парк — от активного выделения. В стоимость жизни входят запасные устройства, простой и инженерия миграции.

Инвестору нужно проверять, догоняют ли валовая прибыль и получение денег установленный капитал. Следить за квалификацией компонентов, выходом годных корпусированных изделий, сроками, кредитным обеспечением и концентрацией клиентов наряду с выручкой поставщика. Важны растущие разрывы обязательств и развёртывания, мощности и оплачиваемого использования. Падение цен двусмысленно: успешная эффективность либо невозможность возместить капитал.

Главное ограничение сценария — намеренная простота: одна нагрузка, линейная мощность, постоянные накладные расходы, отсутствие очередей и финансирования. Раскрытия не дают репрезентативного независимо проверенного распределения загрузки парка, реальных цен ускорителей или экономики успешной задачи. Пробелы исключают достоверную универсальную оценку стоимости токена. Тезис ослабнет, если широко сопоставимые производственные измерения покажут нечувствительность удельной экономики к загрузке и системным ограничениям. Пока обоснованная единица анализа — полезная работа за жизнь актива с видимыми знаменателями и границами измерения.

Первичная библиография и примечания к измерению

Все источники получены 22 октября 2026; ни один не подтверждает более поздние события. Операционные и финансовые заявления компаний сохраняют границы отчётности; модельная статья — препринт. Две иллюстрации объединяют опубликованные контрактные данные и независимо воспроизводимый сценарий без смешения классификаций.

1. TSMC, *Результаты третьего квартала 2026*, 15 октября 2026 — квартал по 30 сентября; выручка и технологическая структура пластин.

2. NVIDIA, *Результаты Q2 FY2027*, 26 августа 2026 — квартал по 26 июля; выручка сегмента.

3. NVIDIA, *Форма 10-Q Q2 FY2027*, подписана 26 августа 2026 — примечание 10, страница PDF 18; обязательства, не прогноз отгрузок.

4. SK hynix, *Финансовые результаты 2Q26*, 29 июля 2026 — сроки поставок HBM4 по компании; предварительный выпуск.

5. Micron, *Результаты Q4 и FY2026*, 30 сентября 2026 — год по 3 сентября; сверка чистых капиталовложений.

6. MLCommons, *Анализ рабочей группы Inference v6.1*, 17 сентября 2026 — определения тестов и новые нагрузки.

7. MLCommons, *Методология Inference Datacenter*, обновляемая документация — границы мощности и категории доступности при получении.

8. AMD, *Представление AMD Helion*, 12 октября 2026 — архитектурное объявление, не измерение парка.

9. Meta Engineering, *Внутри Prometheus*, 19 октября 2026 — оператор об обучении, надёжности и распределении.

10. DeepSeek-AI, *DeepSeek-V4.1-Flash*, v1, 17 сентября 2026 — специфичные утверждения о кэше; препринт.

11. Google Developers, *Диффузионное спекулятивное декодирование на TPU*, 4 мая 2026 — реализация UCSD и заданное сравнение потока.

12. NVIDIA, *Архитектура Rubin GPU*, 21 июля 2026 — сравнение производителя и граница нагрузки.

13. Microsoft, *Конференция результатов Q4 FY2026*, 29 июля 2026 — сроки службы, классификация аренды и прогноз капзатрат.

14. Kwon и др., *Эффективное управление памятью обслуживания языковых моделей с PagedAttention*, 12 сентября 2023 — исходное исследование обслуживающей системы.

15. Williams, Waterman и Patterson, *Roofline*, UCB/EECS-2008-134, 17 октября 2008 — базовая модель; историческое исследование, не современные данные оборудования.

16. Meta, *Результаты третьего квартала 2026*, 21 октября 2026 — прогноз капиталовложений направлен в будущее, не реализованное развёртывание.