وسط طفرة الذكاء الاصطناعي، تنشأ مراكز بيانات جديدة تحتاج إلى استهلاك طاقة ضخمة لتشغيل وتبريد الخوادم داخلها. ووفق ذلك تتزايد المخاوف بشأن ما إذا كانت الولايات المتحدة قادرة على توليد ما يكفي من الكهرباء لاعتماد واسع النطاق على الذكاء الاصطناعي، وما إذا كانت شبكة الكهرباء القديمة ستكون قادرة على تلبية هذه الاحتياجات.
في هذا الشأن قال رئيس قسم السيارات في شركة أرم، ديبتي فاتشاني لشبكة CNBC: "إذا لم نبدأ في التفكير في مشكلة الطاقة هذه بشكل مختلف الآن، فلن نرى هذا الحلم الذي نحلم به أبداً". أصبحت معالجات شركة الرقائق منخفضة الطاقة تحظى بشعبية متزايدة لدى الشركات الضخمة مثل غوغل ومايكروسوفت وأوراكل وأمازون - على وجه التحديد لأنها يمكن أن تقلل من استخدام الطاقة بنسبة تصل إلى 15% في مراكز البيانات.
اقرأ أيضاً: شركة غوغل تستثمر ملياري دولار في ماليزيا لإقامة مركز بيانات
تتضمن أحدث شريحة ذكاء اصطناعي من إنفيديا، غريس بلاكويل، وحدات معالجة مركزية تعتمد على أرم، والتي تقول إنها يمكنها تشغيل نماذج الذكاء الاصطناعي التوليدي بطاقة أقل بمقدار 25 مرة من الجيل السابق.
هذه الاستراتيجية المتمثلة في تقليل استخدام الطاقة من خلال تحسين كفاءة الحوسبة، والتي غالباً ما يشار إليها باسم "مزيد من العمل لكل واط"، هي إحدى الإجابات على أزمة طاقة الذكاء الاصطناعي. لكنها ليست كافية على الإطلاق.
استهلاك مفرط للطاقة
وفقاً لتقرير صادر عن غولدمان ساكس، يستخدم استعلام ChatGPT ما يقرب من 10 أضعاف الطاقة التي يستخدمها بحث غوغل النموذجي. يمكن أن يستخدم إنشاء صورة الذكاء الاصطناعي نفس القدر من الطاقة مثل شحن هاتفك الذكي.
هذه المشكلة ليست جديدة. وجدت التقديرات في عام 2019 أن تدريب نموذج لغوي كبير واحد أنتج كمية من ثاني أكسيد الكربون تعادل العمر الافتراضي الكامل لخمس سيارات تعمل بالبنزين.
اقرأ أيضاً: ارتفاع انبعاثات الكربون من Google بنسبة 50% تقريبًا بسبب الذكاء الاصطناعي
كما تشهد الشركات العملاقة التي تبني مراكز البيانات لاستيعاب هذا الاستهلاك الهائل للطاقة ارتفاعاً في الانبعاثات.
ومؤخراً، أظهر أحدث تقرير بيئي لشركة غوغل أن انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري ارتفعت بنحو 50% من عام 2019 إلى عام 2023. ويرجع ذلك جزئياً إلى استهلاك طاقة مراكز البيانات، على الرغم من أنها قالت أيضاً إن مراكز البيانات الخاصة بها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بمقدار 1.8 مرة من مركز البيانات النموذجي.
كذلك، ارتفعت انبعاثات مايكروسوفت بنحو 30% من عام 2020 إلى عام 2024، ويرجع ذلك أيضاً جزئياً إلى مراكز البيانات.
وفي مدينة كانساس سيتي، حيث تبني شركة Meta، الشركة الأم لفيسبوك، مركز بيانات يركز على الذكاء الاصطناعي، فإن احتياجات الطاقة مرتفعة للغاية لدرجة أن خطط إغلاق محطة طاقة تعمل بالفحم معلقة.
استنزاف الطاقة
على مستوى العالم، يوجد أكثر من 8000 مركز بيانات مع أعلى تركيز في الولايات المتحدة. وبفضل الذكاء الاصطناعي، سيكون هناك المزيد بحلول نهاية العقد.
وفق مجموعة بوسطن الاستشارية، الطلب على مراكز البيانات سيرتفع بنسبة 15% -20% كل عام حتى عام 2030، حيث من المتوقع أن تشكل 16% من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة. وهذا أعلى من 2.5% فقط قبل إصدار ChatGPT من OpenAI في عام 2022، وهو ما يعادل الطاقة التي يستخدمها حوالي ثلثي إجمالي المنازل في الولايات المتحدة.
اقرأ أيضاً: شركة Microsoft تستثمر أكثر من 10 مليارات دولار في الطاقة المتجددة لتشغيل مراكز البيانات
وبحسب ما أوردت شبكة CNBC فإن مركز البيانات في وادي السيليكون تواجه تحديات مع النمو السريع في الطلب على الطاقة والتي لا تكفي لاستيعاب التوسعات الجديدة من الشركات.
قال جيف تينش، نائب الرئيس التنفيذي لمركز بيانات Vantage في أميركا الشمالية ومنطقة آسيا والمحيط الهادئ: "نشتبه في أن مقدار الطلب الذي سنراه من التطبيقات الخاصة بالذكاء الاصطناعي سيكون بنفس القدر أو أكثر مما رأيناه تاريخياً من الحوسبة السحابية".
تتعاقد العديد من شركات التكنولوجيا الكبرى مع شركات مثل Vantage لإيواء خوادمها. قال تينش إن مراكز بيانات Vantage لديها عادةً القدرة على استخدام ما يصل إلى 64 ميغاواط من الطاقة، أو ما يعادل عشرات الآلاف من المنازل.
وقال تينش "وبينما نفكر في تطبيقات الذكاء الاصطناعي، يمكن أن تنمو هذه الأرقام بشكل كبير إلى ما هو أبعد من ذلك إلى مئات ميغاواط".
وأضاف تينش: "إن الصناعة نفسها تبحث عن أماكن حيث يوجد إما وصول مباشر إلى مصادر الطاقة المتجددة، سواء الرياح أو الطاقة الشمسية، والبنية التحتية الأخرى التي يمكن الاستفادة منها، سواء كانت جزءاً من برنامج حافز لتحويل ما كان ليكون محطة تعمل بالفحم إلى غاز طبيعي، أو تبحث بشكل متزايد عن طرق لسحب الطاقة من المنشآت النووية".
تجرب بعض شركات الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات طرقاً لتوليد الكهرباء في الموقع.
كان الرئيس التنفيذي لشركة OpenAI سام ألتمان صريحاً بشأن هذه الحاجة. وقد استثمر مؤخراً في شركة ناشئة للطاقة الشمسية تصنع وحدات بحجم حاويات الشحن تحتوي على ألواح وتخزين للطاقة. كما استثمر ألتمان في شركة Oklo الناشئة للانشطار النووي والتي تهدف إلى صنع مفاعلات نووية صغيرة محاطة بهياكل على شكل حرف A، وفي شركة Helion الناشئة للاندماج النووي.
لقد وقعت شركة مايكروسوفت اتفاقية مع شركة هيليون العام الماضي لبدء شراء الكهرباء المندمجة في عام 2028. كما دخلت شركة جوجل في شراكة مع شركة ناشئة في مجال الطاقة الحرارية الأرضية تقول إن مصنعها التالي سوف يستغل طاقة كافية من باطن الأرض لتشغيل مركز بيانات كبير. كما قامت شركة فانتاج مؤخراً ببناء مصنع للغاز الطبيعي بقوة 100 ميغاواط لتشغيل أحد مراكز البيانات التابعة لها في فيرجينيا، مما يبقيه خارج الشبكة تماماً.
تقوية الشبكة
غالباً ما تكون الشبكة القديمة غير مجهزة للتعامل مع الحمل حتى في الأماكن التي يمكن فيها توليد طاقة كافية. يحدث الاختناق في نقل الطاقة من موقع التوليد إلى حيث يتم استهلاكها. أحد الحلول هو إضافة مئات أو آلاف الأميال من خطوط النقل.
حول هذه المسألة، قال الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية والحاسوبية في جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد شاولي رين: "هذا مكلف للغاية ويستغرق وقتاً طويلاً، وأحياناً تنتقل التكلفة إلى السكان في زيادة فاتورة المرافق".
قوبلت محاولة بقيمة 5.2 مليار دولار لتوسيع الخطوط إلى منطقة فيرجينيا المعروفة باسم "زقاق مركز البيانات" بمعارضة من دافعي الضرائب المحليين الذين لا يريدون رؤية فواتيرهم تزيد لتمويل المشروع.
حل آخر هو استخدام برامج تنبؤية لتقليل الأعطال في إحدى أضعف نقاط الشبكة: المحول.
قال الرئيس التنفيذي لشركة VIE Technologies راؤول شاتورفيدي: "يجب أن تمر كل الكهرباء المولدة عبر محول"، مضيفاً أن هناك 60 مليوناً إلى 80 مليوناً منهم في الولايات المتحدة.
يبلغ متوسط عمر المحولات أيضاً 38 عاماً، لذا فهي سبب شائع لانقطاع التيار الكهربائي. استبدالها مكلف وبطيء. تصنع VIE مستشعراً صغيراً يتم توصيله بالمحولات للتنبؤ بالأعطال وتحديد المحولات التي يمكنها التعامل مع المزيد من الحمل حتى يمكن تحويلها بعيداً عن تلك المعرضة لخطر الفشل.
وأشار شاتورفيدي إلى أن الأعمال تضاعفت 3 مرات منذ إصدار ChatGPT في عام 2022، ومن المقرر أن تتضاعف بين مرتين إلى ثلاث مرات مرة أخرى العام المقبل.
تبريد الخوادم
ستحتاج مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي التوليدي أيضاً إلى سحب ما بين 4.2 مليار إلى 6.6 مليار متر مكعب من المياه بحلول عام 2027 لتظل باردة، وفقاً لبحث رين. وهذا أكثر من إجمالي سحب المياه السنوي لنصف المملكة المتحدة.
قال توم فيرجسون، الشريك الإداري في Burnt Island Ventures: "الجميع قلقون بشأن كون الذكاء الاصطناعي كثيف الطاقة. يمكننا حل ذلك عندما نتحرك من مؤخراتنا ونتوقف عن كوننا أغبياء بشأن الطاقة النووية، أليس كذلك؟ هذا قابل للحل. الماء هو العامل المحدد الأساسي لما سيأتي من حيث الذكاء الاصطناعي".
وجد فريق البحث التابع لرين أن كل 10-50 مطالبة ChatGPT يمكن أن تحرق ما قد تجده في زجاجة ماء قياسية سعة 16 أونصة.
يتم استخدام الكثير من هذه المياه للتبريد التبخيري، لكن مركز بيانات Vantage في سانتا كلارا يحتوي على وحدات تكييف هواء كبيرة تعمل على تبريد المبنى دون أي سحب للمياه.
