مراکز داده هوش مصنوعی چقدر برق مصرف میکنند؟

به گزارش مجله خبری نگار/بهار،زیرساخت‌های دیجیتال که جهان متصل امروز را پشتیبانی می‌کنند، به یکی از سریع‌ترین بخش‌های در حال رشد مصرف برق جهان تبدیل شده‌اند. مراکز داده که شامل سرورها، سیستم‌های ذخیره‌سازی و تجهیزات شبکه هستند، اکنون حدود یک تا دو درصد از مصرف برق جهان را به خود اختصاص می‌دهند که رقمی معادل حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ تراوات‌ساعت در سال است. با گسترش سریع هوش مصنوعی، رایانش ابری و خدمات دیجیتال، انتظار می‌رود این میزان در سال‌های آینده افزایش چشمگیری داشته باشد.

بر اساس پیش‌بینی آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، مصرف برق مراکز داده تا سال ۲۰۳۰ می‌تواند دو برابر شود و به حدود ۶۰۰ تا ۸۰۰ تراوات‌ساعت در سال برسد که مهم‌ترین عامل این رشد، افزایش استفاده از هوش مصنوعی است، زیرا آموزش و اجرای مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی به توان پردازشی بسیار بیشتری نسبت به رایانش سنتی نیاز دارد.

اهمیت مراکز داده فقط به میزان مصرف برق آنها محدود نمی‌شود. این مراکز به زیرساختی حیاتی برای اقتصاد مدرن تبدیل شده‌اند و خدماتی مانند شبکه‌های اجتماعی، تجارت الکترونیک، تراکنش‌های مالی، خدمات درمانی و بسیاری از فعالیت‌های دیجیتال را پشتیبانی می‌کنند. افزایش نیاز انرژی این مراکز بر بازار برق، برنامه‌ریزی شبکه‌ها، توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و اهداف کاهش انتشار کربن تاثیر گذاشته است.

از نظر ساختار مصرف انرژی، مراکز داده به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند؛ مراکز داده عظیم که توسط شرکت‌هایی مانند آمازون، مایکروسافت، گوگل و متا اداره می‌شوند و بزرگ‌ترین مراکز داده جهان هستند حدود ۴۰ تا ۴۵ درصد مصرف انرژی مراکز داده جهانی را به خود اختصاص می‌دهند. این مراکز با استفاده از سیستم‌های پیشرفته خنک‌کننده و تجهیزات بهینه، بهره‌وری انرژی بالاتری دارند و بسیاری از اپراتور‌های آنها به سمت استفاده از برق بدون کربن حرکت کرده‌اند.

گروه دوم، مراکز داده اشتراکی هستند که زیرساخت‌هایی مانند فضا، برق و سیستم سرمایش را در اختیار چندین شرکت قرار می‌دهند. این مراکز حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد مصرف انرژی مراکز داده جهان را شامل می‌شوند.

گروه سوم، مراکز داده سازمانی هستند که توسط شرکت‌ها برای نیاز‌های داخلی خود اداره می‌شوند و حدود ۲۵ تا ۳۵ درصد مصرف برق این بخش را به خود اختصاص می‌دهند. با این حال، رشد این بخش کندتر شده است، زیرا بسیاری از شرکت‌ها فعالیت‌های پردازشی خود را به خدمات ابری و مراکز داده اشتراکی منتقل می‌کنند.

هوش مصنوعی؛ جبهه جدید مصرف انرژی در مراکز داده

هوش مصنوعی، الگوی مصرف انرژی در مراکز داده را تغییر داده است. در حالی که پردازش‌های رایانشی سنتی معمولا نیاز انرژی نسبتا ثابتی دارند، آموزش و اجرای مدل‌های هوش مصنوعی به توان پردازشی بسیار بیشتری نیاز دارد و باعث افزایش قابل‌توجه مصرف برق مراکز داده شده است.

آموزش مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی یکی از پرمصرف‌ترین فعالیت‌های محاسباتی به شمار می‌رود. برآورد‌ها نشان می‌دهد آموزش مدل‌هایی مانند «چت‌جی‌پی‌تی-۴» (GPT-۴) به حدود ۵۰ گیگاوات ساعت برق نیاز داشت که معادل مصرف سالانه برق حدود ۴۰ هزار خانوار آمریکایی است. با افزایش اندازه و پیچیدگی مدل‌های هوش مصنوعی، نیاز انرژی آنها نیز بیشتر می‌شود و نسل‌های جدید این مدل‌ها معمولا به توان محاسباتی چندین برابر نسل‌های قبلی نیاز دارند.

با این حال، مصرف انرژی هوش مصنوعی تنها به مرحله آموزش محدود نمی‌شود. استنتاج یا اجرای مدل‌های هوش مصنوعی برای پاسخ‌گویی به درخواست کاربران، تولید تصویر، جست‌وجوی هوشمند و سایر خدمات روزمره نیز به منبع دائمی مصرف برق تبدیل شده است. با گسترش استفاده از هوش مصنوعی در صنایع مختلف، انتظار می‌رود که مصرف برق مربوط به اجرای مدل‌ها در آینده از مرحله آموزش نیز پیشی بگیرد.

بر اساس برآورد‌های گلدمن ساکس (Goldman Sachs)، رشد هوش مصنوعی می‌تواند باعث افزایش ۱۶۰ درصدی تقاضای برق مراکز داده تا سال ۲۰۳۰ شود. این افزایش نشان می‌دهد که توسعه هوش مصنوعی علاوه بر نیاز به تراشه‌های پیشرفته، به زیرساخت انرژی گسترده نیز وابسته خواهد بود.

توسعه مراکز داده در جهان نیز به‌طور یکنواخت توزیع نشده است. مناطقی که دارای شبکه برق پایدار، دسترسی مناسب به آب برای خنک‌سازی، زیرساخت فیبر نوری، مشوق‌های اقتصادی و نزدیکی به مراکز جمعیتی هستند، به قطب‌های اصلی مراکز داده تبدیل شده‌اند.

ویرجینیا شمالی در آمریکا، یکی از بزرگ‌ترین قطب‌های مراکز داده جهان است. منطقه «کوچه مراکز داده» (Data Center Alley) در شهرستان لودون و مناطق اطراف آن، میزبان بیش از ۱۰۰ مرکز داده و ظرفیت برق اختصاص‌یافته به این مراکز از چندین گیگاوات فراتر رفته و تمرکز بالای مراکز داده، فشار زیادی بر شبکه برق منطقه وارد کرده است.

در اروپا نیز شهر‌هایی مانند دوبلین در ایرلند، آمستردام در هلند و فرانکفورت در آلمان به مراکز مهم داده تبدیل شده‌اند. برای مثال، افزایش مصرف برق مراکز داده در ایرلند به حدی رسیده که این بخش سهم قابل‌توجهی از مصرف برق این کشور را به خود اختصاص داده و باعث مداخلات نظارتی شده است.

قرارداد‌های خرید برق؛ غول‌های فناوری در خط مقدم توسعه انرژی تجدیدپذیر

با افزایش تقاضای انرژی و تعهد شرکت‌های فناوری به کاهش انتشار کربن، غول‌های این صنعت به بزرگ‌ترین خریداران شرکتی انرژی تجدیدپذیر در جهان تبدیل شده‌اند. این شرکت‌ها از طریق قرارداد‌های بلندمدت خرید برق (PPA)، برق پاک مورد نیاز خود را تضمین و همزمان با ایجاد اطمینان مالی برای توسعه‌دهندگان، به ساخت پروژه‌های جدید انرژی تجدیدپذیر کمک می‌کنند.

شرکت‌های بزرگ فناوری مانند آمازون، گوگل، مایکروسافت و متا بخش قابل‌توجهی از راهبرد انرژی خود را بر خرید برق خورشیدی و بادی متمرکز کرده‌اند. آمازون در سال‌های اخیر یکی از بزرگ‌ترین خریداران شرکتی انرژی تجدیدپذیر بوده و تا سال ۲۰۲۴ برای بیش از ۲۰ گیگاوات ظرفیت انرژی تجدیدپذیر در بیش از ۵۰۰ پروژه در سراسر جهان قرارداد یا تعهد ایجاد کرده است. این شرکت هدف‌گذاری کرده است که برق مصرفی فعالیت‌های خود را با انرژی ۱۰۰ درصد تجدیدپذیر تامین کند.

گوگل و مایکروسافت نیز از بزرگ‌ترین فعالان بازار قرارداد‌های خرید برق تجدیدپذیر هستند و مجموعه‌ای از قرارداد‌ها در حوزه انرژی بادی، خورشیدی و فناوری‌های نوین انرژی دارند. در این میان، متا نیز از نخستین شرکت‌های بزرگ فناوری بود که تعهد استفاده کامل از انرژی تجدیدپذیر را اعلام کرد و از سال ۲۰۲۰ برق مورد نیاز عملیات خود را با ترکیبی از قرارداد‌های خرید برق تجدیدپذیر و توافق‌های مستقیم با شرکت‌های برق تامین می‌کند.

شرکت‌های فناوری همچنین در حال توسعه مدل‌های جدید قرارداد‌های انرژی هستند. یکی از این روش‌ها، تطبیق مصرف برق ساعتی بدون کربن است که فراتر از خرید سالانه گواهی‌های انرژی تجدیدپذیر عمل می‌کند، در این طرح تلاش می‌شود مصرف برق پاک در هر ساعت از شبانه‌روز تضمین شود. گوگل از پیشگامان این رویکرد است و روی فناوری‌های پیش‌بینی مصرف انرژی و ذخیره‌سازی برق برای دستیابی به فعالیت‌های کاملا بدون کربن کار می‌کند.

در کنار قرارداد‌های سنتی، قرارداد‌های خرید برق مجازی نیز در صنعت فناوری گسترش یافته‌اند. در این مدل، شرکت‌ها فقط برق تولید شده در یک نیروگاه مشخص را دریافت نمی‌کنند، بلکه از طریق قرارداد‌های مالی از توسعه پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر حمایت می‌کنند. با این حال، برخی کارشناسان معتقدند فاصله میان محل تولید برق پاک و محل مصرف واقعی شرکت‌ها می‌تواند اثربخشی زیست‌محیطی این قرارداد‌ها را کاهش دهد.

گلوبال الکتریسیتی گزارش کرد، شتاب گرفتن توسعه هوش مصنوعی نشان می‌دهد که آینده اقتصاد دیجیتال تنها به پیشرفت فناوری و افزایش توان پردازشی وابسته نیست، بلکه به ظرفیت تولید و مدیریت انرژی نیز گره خورده است. مراکز داده در حال تبدیل شدن به یکی از بازیگران مهم بازار برق هستند و نحوه تامین انرژی آنها می‌تواند بر سیاست‌های شبکه برق، توسعه انرژی‌های پاک و مسیر دستیابی به اهداف اقلیمی کشور‌ها تاثیر بگذارد. در این میان، توانایی ایجاد تعادل میان رشد فناوری، امنیت انرژی و کاهش انتشار کربن، یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش‌روی اقتصاد جهانی در سال‌های آینده خواهد بود.