چرا هوش مصنوعی تشنه است!

فرارو- آیووا با زمین مقرون به صرفه و نرخ متوسط برق خود به آهنربایی برای مراکز داده برخی از غول‌های فناوری جهان تبدیل شده است. شرکت‌های فناوری هم چنین به انرژی بادی آیووا علاقمند هستند که بالاترین نرخ انرژی تجدیدپذیر را در آن ایالت به ارمغان می‌آورد. حدود ۶۰ درصد از برق آیووا از منابع تجدیدپذیر تامین می‌شود بنابراین، شرکت‌های فناوری می‌توانند مراکز داده خود را در آنجا تامین کنند و در عین حال به منظور اهداف جاه طلبانه آب و هوایی برای انرژی کم کربن تلاش کنند. در حالی که آیووا سرشار از انرژی سبز است منبع مهم دیگری وجود دارد که مراکز داده به آن نیاز دارند، اما آیووا اغلب فاقد آن است: آب.

به گزارش فرارو به نقل از نیوزویک، از آنجایی که اپراتور‌های مرکز داده به سرور‌هایی که اینترنت را حفظ کرده و  کار بر روی هوش مصنوعی را ممکن می‌سازند نیرو می‌بخشند هم چنین به حجم زیادی آب برای خنک کردن سرور‌ها نیاز دارند تا از گرم شدن بیش از حد آن‌ها جلوگیری نمایند. افزایش مصرف آب توسط مراکز داده برای برخی جوامع میزبان به چالش تبدیل شده است.

"کری یوهانسن" مدیر برنامه انرژی شورای محیط زیست آیووا به "نیوزویک" می‌گوید:"قطعا بخش‌هایی از آیووا وجود دارد که شروع به احساس فشار روی آب کرده اند". گروه تحت رهبری یوهانسن در حال ردیابی افزایش مصرف آب توسط مراکز داده ایالت است که عمده آن‌ها در حومه شهر دس موینس جمع شده اند. او می‌گوید:"یک مرکز داده  در حومه‌ای به نام آلتونا وجود دارد که در آن تقریبا یک پنجم آب مصرفی شهر را مصرف می‌کنند و این واقعا قابل توجه است".

آیووا در میانه یکی از طولانی‌ترین دوره‌های خشکسالی خود در دهه‌های اخیر قرار دارد. اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده آمریکا گزارش داده که تا اواسط ماه مارس حدود ۸۵ درصد از آن ایالت در شرایط خشکسالی و حدود ۵۶ درصد از آن ایالت در خشکسالی شدید قرار داشته اند. "کیت شیلینگ" زمین شناس ایالتی اوایل سال جاری هشدار داد که سطح آب‌های زیرزمینی در برخی از سفره‌های زیرزمینی ایالت آیووا در حال کاهش است و آن ایالت "به برنامه‌ای برای حفاظت از ذخایر آب زیرزمینی نیاز دارد". در کنار مصارف سنتی آب که دولت باید مانند کشاورزی و سیستم‌های مسکونی تعادل ایجاد کند شیلینگ هم چنین "مراکز داده‌ای که به مقادیر زیادی آب خنک کننده نیاز دارند" را فهرست کرده است.

رونق هوش مصنوعی بر تقاضای آب افزوده است. نتایج تحقیقات تازه نشان می‌دهند که قدرت محاسباتی  عظیم، تراشه‌های بزرگ‌تر و سرور‌های اضافی مورد نیاز برای هوش مصنوعی نه تنها به میزان قابل توجهی بر تقاضای برق می‌افزایند بلکه بسیاری از این مراکز داده را بسیار تشنه می‌کنند.

به گفته محققان هوش مصنوعی احتمالا باعث افزایش مصرف آب توسط برخی از شرکت‌های فناوری شده می‌شود و پیش بینی‌های آن‌ها برای سالیان آینده نشان می‌دهد که رشد جهانی هوش مصنوعی می‌تواند به آب بیش تری نسبت به مصرف آب برخی از کشور‌های کوچک نیاز داشته باشد. از آنجایی که بسیاری از شرکت‌های بزرگ فناوری خود را برای افزایش سریع عملیات به منظور پشتیبانی از هوش مصنوعی سازماندهی و آماده می‌کنند باید تقاضای رو به رشد آب خود را نیز در نظر بگیرند و برخی از جوامع میزبان مراکز داده در مناطق کم آب ممکن است با انتخاب‌های دشواری در مورد میزان مصرف آب مواجه شوند.

چه چیزی هوش مصنوعی را تشنه می‌کند؟

"شائولی رن" دانشیار دپارتمان مهندسی برق و رایانه در دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید حدود یک دهه است که در مورد مصرف آب توسط شرکت‌های بزرگ فناوری‌های تحقیق کرده است. او به "نیوزویک" می‌گوید":"افراد هنگام مطالعه محاسبات پایدار درباره انتشار کربن صحبت می‌کردند، اما من معتقدم که آب نیز یک معیار بسیار مهم است". تازه‌ترین پژوهش رن بر روی چگونگی افزایش مصرف آب توسط هوش مصنوعی متمرکز است. یک مدل زبان بزرگ مانند چت جی پی تی – ۳ (Chat GPT-۳) تولید شده توسط Open AI ابتدا باید آموزش داده شود یک فرآیند داده و انرژی فشرده که هم چنین می‌تواند مصرف آب را افزایش دهد. رن به این نتیجه رسید که آموزش جی پی تی – ۳ در مراکز داده پیشرفته مایکروسافت می‌تواند به طور مستقیم ۷۰۰۰۰۰ لیتر یا حدود ۱۸۵۰۰۰ گالن آب را تبخیر کند. هنگامی که مدل هوش مصنوعی استفاده می‌شود هر استنتاج یا پاسخی به پرسش‌ها نیز به انرژی و خنک کننده نیاز دارد که باعث مصرف بیش‌تر آب می‌شود.

رن و همکاران اش تخمین می‌زنند که جی پی تی – ۳ تقریبا برای هر ۱۰ تا ۵۰ پاسخی که می‌دهد باید اصطلاحا یک بطری ۰.۴ لیتری آب بنوشد و زمانی که آن مدل میلیارد‌ها پرسش را انجام می‌دهد این مقدار جمع می‌شود. رن برای اندازه گیری کامل مصرف آب هم آبی که به طور مستقیم در سرور‌های خنک کننده در یک مرکز داده استفاده می‌شود و هم آب مورد استفاده در تولید برق مورد نیاز مراکز داده را بررسی کرد.

او می‌گوید:"وقتی با استفاده از نیروگاه‌های هسته‌ای برق تولید می‌کنیم در واقع آب زیادی مصرف می‌کنیم و هوش مصنوعی به شدت انرژی مورد نیاز مراکز داده را افزایش می‌دهد".

رشد پیش بینی شده هوش مصنوعی در چند سال آینده را اعمال کنید آن زمان خواهید دید که کل مصرف آب به سرعت به سطح خیره کننده‌ای می‌رسد. رن نتیجه گرفت که تقاضای جهانی هوش مصنوعی می‌تواند تا سال ۲۰۲۷ میلادی منجر به ۶.۶ میلیارد متر مکعب برداشت آب شود.

رن می‌گوید:"این میزان تقریبا معادل چهار تا شش برابر برداشت ملی آب بیش‌تر در مقایسه با برداشت ملی آب کشوری، چون دانمارک خواهد بود. این میزان برداشت بسیار زیادی است".

آموزش هوش مصنوعی مایکروسافت

رن می‌گوید مصرف کل آب مایکروسافت در سال ۲۰۲۲ میلادی یعنی آخرین سالی که داده‌های آن در دسترس است ۳۴ درصد رشد کرد و این افزایش مصرف احتمالا حداقل تا حدی به دلیل نیاز‌های هوش مصنوعی است. این موضوع پیامد‌های مهمی برای نقاطی مانند آیووا خواهد داشت چرا که مایکروسافت از مراکز داده خود در آنجا برای آموزش مدل‌های Open AI استفاده کرده و استفاده از آب در حال تبدیل شدن به یک موضوع نگران کننده است.

مایکروسافت اولین مرکز داده آیووای خود را در وست دس موینس در سال ۲۰۱۲ میلادی افتتاح کرد و تا پایان سال ۲۰۲۳ چهار مرکز دیگر در آن منطقه ساخته بود. این امکانات ابر رایانه آزور را شامل می‌شوند که مایکروسافت برای Open AI ساخت تا مدل‌های هوش مصنوعی خود را آموزش دهد. مایکروسافت در بیانیه‌ای اعلام کرده بود:"شهری کوچک به قلب امریکا برای انقلابی هوش مصنوعی تبدیل شده است جایی که پیش از آن تحقق چنین امری بعید به نظر می‌رسید".

یکی از سخنگویان مایکروسافت از اظهار نظر در مورد محاسبات رن درباره مصرف آب خودداری ورزید، اما اشاره کرد که آن شرکت هدف خود را برای مثبت کردن روند مصرف آب تا سال ۲۰۳۰ تعیین کرده بدان معنا که میزان بیش تری آب را نسبت به مصرف آب به محیط زیست باز خواهد گرداند. مایکروسافت اعلام کرد که به هدف موقت کاهش ۹۵ درصدی هدررفت آب نیز دست یافته است. مایکروسافت در فهرست مسئولیت پذیرترین شرکت‌های آمریکا در سال ۲۰۲۴ میلادی به انتخاب نشریه "نیوزویک" در جایگاه سی و چهارم و در میان شرکت‌های نرم افزار و ارتباطات در رتبه پنجم قرار گرفته است.

"بابی هالیس" معاون انرژی مایکروسافت گفته است:"نیاز‌های انرژی و آب کاملا در هم تنیده شده اند و باید برای بهینه سازی عملکرد پایدار مرکز داده با هم در نظر گرفته شوند. در نقاطی که انرژی پاک فراوان است و آب کمیاب شرکت از روش‌های خنک کننده هوای بیش تری برای کاهش اثرات آب استفاده می‌کند و سیستم‌های حلقه بسته از تلفات ناشی از تبخیر جلوگیری می‌کنند. البته به جغرافیا و آن چه که برای آن مکان به دنبال آن هستید بستگی دارد: این که آن مکان چقدر خشک یا چقدر خنک است".

حفاری زمین و قرارگیری مراکز داده در اعماق

در مرکز داده‌ای درست در شمال پیتسبرگ در پنسیلوانیا شرکت "آیرون ماونتین" فعال در عرصه فناوری اطلاعات برای یافتن راه حل به حفاری مبادرت ورزید. اکنون تاسیسات آن شرکت در عمق بیش از ۶۰ متری زیر زمین در یک معدن سنگ آهک سابق قرار دارد که سرور‌ها را به طور طبیعی خنگ نگه می‌دارد و منبع آبی را ارائه می‌دهد که از سیستم جامعه همسایه تامین نمی‌شود.

"کریس پنینگتون" مدیر بخش انرژی و پایداری آیرون ماونتین به "نیوزویک" می‌گوید:"ما از یک دریاچه زیرزمینی بزرگ برای خنک کردن مرکز داده استفاده می‌کنیم و مرتبا سطح آب و دمای دریاچه را کنترل می‌کنیم. این شیوه بسیار خوب کار می‌کند و ویژگی‌ای است که به سایت کمک کرد تا به اولین مرکز زیرزمینی تبدیل شود که گواهی مصرف بهینه انرژی را دریافت می‌کند".

آن شرکت یک پمپ آب را از دریاچه به یک مبدل حرارتی می‌برد که در آن آب خنک گرما را از سیستم خنک کننده حلقه بسته که در بین سرور‌ها گردش می‌کند خارج می‌کند. سپس آن آب به دریاچه بازگردانده می‌شود. زیرزمینی بودن سایت نیز آن را بسیار ایمن می‌سازد که نقطه قوتی برای برخی از مشتریان آیرون ماونتین است که داده‌های حساس را مدیریت می‌کنند. چنین نوآوری‌هایی به آن شرکت کمک کرد تا در رتبه بندی سبزترین شرکت‌های آمریکا در سال ۲۰۲۴ نیوزویک چهار ستاره کسب کند.

استفاده از گرمای اتلاف سرور‌های داده برای گرم کردن ساختمان‌ها در اروپا

اکوئینیکس یکی از بزرگترین ارائه دهندگان زیرساخت داده در جهان است و جایگاه ۱۸۱ را در میان ۶۰۰ شرکت در رده بندی "نیوزویک" در زمینه مسئولیت پذیرترین شرکت‌های آمریکا به خود اختصاص داده است. زمانی که "کریستوفر ولیز" نایب رئیس بخش پایداری جهانی اکوئینیکس با نیوزویک صحبت می‌کرد در شمال اروپا بود و نمونه‌های منطقه‌ای از این که چگونه آن شرکت هوشمندانه عملیات مرکز داده خود را با شرایط و نیاز‌های محلی تطبیق می‌دهد ارائه کرد.

او می‌گوید:"اینجا در شمال اروپا ما می‌توانیم از خنک کننده‌های هوای رایگان زیادی استفاده کنیم. اما پس از آن شما به طور بالقوه مقداری گرمای با ارزش را دریافت می‌کنید که می‌توان از آن برای مقاصد دیگر استفاده کرد. در اکثر تنظیمات ایالات متحده متاسفانه هیچ راه آسانی برای استفاده از این گرما وجود ندارد، اما در شهر‌های اروپایی دارای سیستم گرمایش منطقه‌ای گرمای اتلاف سرور‌های داده را می‌توان از طریق شبکه مرکزی لوله‌ها و کانال‌ها برای گرم کردن خانه‌ها و ساختمان‌ها ارسال کرد. ما در هلسینکی هزاران خانه را گرم می‌کنیم. شما باید به این چیز‌ها از نظر مدیریت کامل چرخه زندگی فکر کنید نه فقط الکترون‌هایی که استفاده می‌کنید و یا سبز یا قهوه‌ای بودن آن ها".

این طرز فکر کلی نگرانه در ماه جولای زمانی که ورزشکاران برای بازی‌های المپیک تابستانی در پاریس گردهم می‌آیند لحظه‌ای برجسته خواهد داشت. استخر مرکز المپیک جدید به یک مرکز داده اکوئینیکس متصل خواهد شد و رقبای رشته‌های غواصی و شنا با استفاده از گرمای اضافی تولید شده توسط سرور‌های داده راحت خواهند بود. این یک مثال جالب از امکاناتی است که در عصر جدید هوش مصنوعی در دسترس ما قرار دارند.