Nilgün Ercan
Başta iklim değişikliği olmak üzere, küresel boyutta ortaya çıkan ekolojik sorunlar nedeniyle sürdürülebilirlik, karbonsuzlaşma, yeşil büyüme, döngüsel ekonomi gibi kavramların öne çıktığı bir süreçten geçiyoruz. Bu doğrultudaki Ar-Ge faaliyetlerinin yoğunlaştığı ve hız kazandığı günümüzde dijital teknolojideki varolan durum ve gelişmeler de birçok açıdan değerlendirme yapılmasını gerektiriyor.
Dünya Ekonomik Forumu bünyesindeki Yapay Zekâ (YZ) Yönetişim Topluluğu tarafından Accenture firması ile iş birliği yapılarak hazırlanan ve “Yapay Zekanın Enerji Paradoksu: Zorlukları ve Fırsatları Dengelemek (Artificial Intelligence’s Energy Paradox: Balancing Challenges and Opportunities)” başlığıyla Ocak 2025’te yayımlanan rapor sayıları giderek artan çalışmalardan biri. Bu yazıda, YZ’ nin yaşam döngüsündeki elektrik tüketimi, enerji etkinliği için izlenecek stratejiler, YZ’ nin enerji dönüşümünde rol oynayabileceği alanlar ile YZ’ nin önündeki sorunlar ve olanakların ele alındığı çalışmaya kısaca göz atıyoruz. Yapay zekanın yaşam döngüsü planlama, veri toplama, işleme ve depolama ile başlıyor. Bir sonraki adım, tasarım, sorun analizi ve veri hazırlama safhasını içeriyor. Model eğitimi (model training) yinelemeli veri kullanarak modelin iyileştirilmesi aşamasını kapsıyor. Modelin kullanılması/işletilmesi (deployment) modelin gerçek dünyada uygulanması safhasına karşılık geliyor. Son olarak da gözlem ve bakım desteği sürekli olarak iyileştirmenin yapılmasını sağlıyor.
YZ’ nin yaşam döngüsü sürecinde elektrik tüketimine bakarsak, modelin işler hale gelmesi, toplam tüketimin yaklaşık %60-70’ ini oluşturarak en enerji yoğun aşama olarak kabul ediliyor. Toplam tüketimin %20-40’ ını oluşturan model eğitimi/iyileştirme ikinci sırada gelmekte, onu yaklaşık %10’ luk bir oran ile model geliştirme takip etmekte olup bu oranların YZ modellerine bağlı olarak farklılıklar gösterebileceği belirtiliyor (Şekil 1).
Mevcut durumda veri merkezlerinin elektrik tüketiminin üç temel alt sisteme göre dağılımı yaklaşık şu şekilde kabul edilmekte:
-Sunucular, depolama ve şebeke sistemleri dahil bilişim ile ilgili ekipman ve sistemler %40-50
-Soğutma sistemleri %30-40
-Güç kaynakları, güvenlik ve aydınlatma dahil yardımcı sistemler %10-30
Bu oranlar YZ sistemlerinin kullanımı yaygınlaştıkça, teknolojik gelişmelere ve başka değişkenlere bağlı olarak zaman içinde değişebilecektir.
Enerji etkinliği için stratejiler:
Veri merkezlerindeki elektrik tüketimi doğrudan YZ sistemlerinden veya YZ dışı sistemlerden kaynaklanabilir. Şekil 2’de YZ ve YZ dışı sistemlerden gelen ihtiyacın zaman içindeki değişimi ekstrapolasyon (dış kestirim) yapılarak verilmektedir. Özellikle üretken YZ ile enerji ihtiyacı daha da artmaktadır.
Veri merkezlerinin enerji etkinliğini iyileştirmek için veri yönetimine, teknolojiye ve işletmeye ilişkin yöntemler söz konusu olabilir:
Veri yönetimi:
YZ’ nin planlama ve veri toplamayı içeren ilk aşamasında “dark data” (kara veri) hedef alınabilir. Kara veri, sunucunun kapasitesini işgal eden, elektrik tüketen ama değer üretmeyen veri için kullanılan terimdir. Bazı işletmelerde kara verinin depolanan verinin %50-70’ine kadar çıkabildiği belirtilmektedir.
“Dijital karbondan arındırma” stratejileriyle kara veriyi saptamak ve tasfiye etmekle kapasite kullanımı ve elektrik tüketimi azaltılabilir veya kara veri değer üretebilecek yeni veri setlerine çevrilebilir. Rapor ’da, Loughborough Üniversitesi ile otomotiv sanayi işbirliği sonucunda kara verinin %10-20’sinin uygulanabilir bilgiye dönüştürülmesi örnek olarak verilmektedir.
Teknolojik stratejiler:
-Enerji etkin modeller ve donanım (çipler) ile YZ’ nin yaşam döngüsü boyunca daha az elektrik tüketmesi sağlanabilir.
-Yenilikçi, yalıtımlı yapı malzemeleri ile ısınma, ventilasyon ve soğutma (HVAC) ihtiyacı azaltılabilir.
-Veri merkezi altyapı yönetimi yazılımı ile sistemin işletmeciliği ve bakımı iyileştirilerek elektrik kullanımı optimize edilebilir.
– İleri soğutma teknikleri enerji tüketimini azaltabilir.
İşletmeye ilişkin stratejiler:
– Hedeflenen nihai kullanımı (Modelin geliştirilmesi -iyileştirme- uygulamaya geçirme safhaları) yer seçimi ile beraber ele almak iş yüküne bağlı verimliliği en iyi hale getirmeye yardımcı olabilir. Ölçeklenebilir bina tasarımı ile aşırı büyüklüklerden kaçınmak mümkün olabilir.
-Sanallaştırma (bilgisayar uygulamasına çevirme) teknikleri ile fiziki sunucu ihtiyacı ve tüketimi azaltılabilir.
-Sıcaklığın optimize edilmesi ve nem kontrolü fazla soğutma gereksinimini ve enerji tüketimini azaltabilir.
-Aktif olmayan sistemleri düşük güçte tutmaya dayalı dinamik güç yönetimi ile iş yükü ayarlanarak tüketim azaltabilir.
YZ enerji dönüşümünde hangi alanlarda kullanılabilir?
Rapor’ da YZ’ nin enerji sektöründeki uygulama konuları aşağıdakilerle sınırlı olmamak üzere şu şekilde yer almakta ve kimi örneklerle de desteklenmektedir:
Mekân yönetimi: YZ kullanıcı alışkanlıklarını öğrenerek ve işletimi ona göre ayarlayarak HVAC optimizasyonu yapabilir.
İmalatta kalite kontrolü: YZ bazlı “machine vision” (yapay görme) ile hatalar hızla saptanıp, gereksiz elektrik tüketimi, elle müdahale ve malzeme israfı azaltılabilir.
Kestirimci bakım: YZ ekipman verilerini analiz ederek hataları önceden öngörebilir, kesinti süresi ve arıza veren makinadan kaynaklanan enerji sarfiyatını azaltabilir.
Lojistik ve filo yönetimi: YZ bazlı yönlendirme ile trafik, yakıt ve güzergâh verileri kullanılarak ürün teslimatı iyileştirilebilir, tüketim ve emisyonlar azaltılabilir.
Elektrikli araç şarjı: YZ, şebekenin ihtiyacı ile elektrik fiyatlarını baz alarak elektrikli araçların şarjını optimize edebilir; maliyet azaltılırken şebekenin stabilitesi arttırılabilir.
Şebeke optimizasyonu: YZ kullanılarak şebeke işletmeciliği, kesinti yönetimi ve yenilenebilir enerji ile depolama entegrasyonu sağlanabilir. Depolamada YZ gerçek zamanlı batarya şarjını daha iyi hale getirebilir; batarya ömrünü öngörebilir ve depolama sitemi yerleşiminde gelişme sağlayabilir. Böylelikle verim ve enerji temininde güvenilirlik arttırılabilir.
Bu tür olanaklar kullanılarak YZ’ den kaynaklanan elektrik tüketimi dengelenebilir; araştırmalar sonucunda başka potansiyel yöntemler bulunabilir.
Öncelikli sorunlar
Altyapı sorunları: Özellikle büyük veri merkezlerinin genişlemesine bağlı olarak enerji ihtiyacının hangi kaynaklardan karşılandığı, şebeke üzerindeki etkileri, şebekeyi geliştirmek için gereken finansman ve süreler, düzenleme, çevre ve tedarik zincirlerine dair sorunlar öne çıkmaktadır.
Çevre sorunları: Veri merkezleri büyüdükçe, karbonsuz enerji kaynaklarına olan talep artmakta; ancak bu kaynaklar kesikli olduğundan güvenilir, istikrarlı enerji temini için enerji depolama gereksinimi de ortaya çıkmaktadır. Diğer seçenekler arasında nükleer ve jeotermal, uzun vadeli depolamaya değinilmektedir. Değişik stratejiler olmakla birlikte, son zamanlarda Amazon, Google ve Microsoft gibi teknoloji şirketlerinin nükleer enerjiye olan ilgileri bilinmektedir.
Ayrıca, veri merkezleri ile yenilenebilir enerji açısından zengin potansiyeli olan bölgelerin arasındaki coğrafi uzaklık verimsizlik doğurabilir; yenilenebilir enerjiye yönelik talep arzı aşarsa enerji fiyatları etkilenebilir. Önemli bir husus olarak, YZ’ nin çevresel etkileri enerji konusunu da aşan bir çerçevede ele alınmalıdır.
Ekosistem olanaklarına genel bakış
Rapor’ da sürdürülebilir bir YZ ekosistemi sağlayabilmek için çok yönlü bir yaklaşım gerektiği belirtilmektedir:
-Düzenleyici ve politik kolaylaştırıcılar: YZ’ nin sürdürülebilirliği açısından düzenleyici yapıların ve karar vericilerin rolü önemlidir. Kamu düzenlemeleri, sanayi inisiyatifleri, inovasyona yönelik desteklerin yanı sıra yüksek risk taşıyan uygulamalarda güvenilirlik, şeffaflık ve hesap verebilirlik yönünde düzenlemeler yapılması gerekmektedir. Ayrıca veri merkezlerinin yenilenebilir enerji kaynaklarına yakınlığı, iletim hatlarının planlanması, şebekenin zamanında iyileştirilmesi, elektrik piyasasına entegrasyon, tüketicilerin ödeme gücü, verimlilik sağlanarak kullanıcıya fazladan yük getirilmemesi gibi konular düzenlemelerde dikkate alınmalıdır.
-Finansal teşvikler: Kamunun altyapı yatırımları, vergi indirimleri, finansal destekler YZ’ nin gelişmesi için olanaklar sağlayabilir.
-Teknolojik yenilikler: Kuantum ve beyin yapısından esinlenerek hesaplama anlamına gelen nöromorfik hesaplama teknolojileri verimliliği arttırabilir. Sentetik DNA gibi çığır açıcı biyolojik veri depolama teknolojileri enerji tüketimin fazla yük getirmeksizin hesaplamalarda büyük ölçekte kapasite artışı sağlayabilir.
–Piyasa kolaylaştırıcıları: Veri merkezleri şebeke esnekliği, pik yükler ve arz konusunda iletim hatlarının aktif bir bileşeni haline gelebilir. Şebekenin planlanması ile veri merkezleri için uygun bölgelerin birlikte belirlenmesi önemlidir. 2030 yılına kadar 2,5 milyon ton olması beklenen e-atıklar için bilişim teknolojisi ekipmanlarının geri dönüşüm inisiyatifleri oluşturulabilir.
Sürdürülebilir YZ konusunda zorluklar
YZ’ nin enerji üzerindeki etkisi konusunda belirsizlik bulunmaktadır. YZ’ nin gelişim sürecinin iyi gözlenmesi zorlukları, fırsatları ve çözümleri açıklığa kavuşturacaktır. Sürdürülebilir YZ konusunda aşılması gereken güçlükler şöyle sınıflandırılabilir:
Enerji altyapısı ve emre amadeliği: Enerji tesislerinin zamanında tamamlanmaması veri merkezlerinin çalışmasında kesintilere neden olabilir. İklim değişikliğine bağlı olarak özellikle yaz aylarında pik yapan sıcaklıklarda soğutma ihtiyacı artabilir.
Veri ve hesaplama: Veri işlemenin farklı merkezlerde gerçekleşmesi halinde verimliliği iyileştirmek daha karmaşık hale gelebilir; verilerin kalitesizliği yine verimi olumsuz yönde etkiler.
Düzenleyici kurallar ve politika: YZ’ nin enerji kullanımı ve dijital sistemler için tek tip küresel standartlar, sınıflandırma ve tanımların olmaması etkilerinin boyutu ve değerlendirme yapılmasını zorlaştırmaktadır. Bölgesel bazda ve sanayi dallarındaki düzenlemelerde farklılıklar olması da uyum sağlanmasını güçleştirmektedir.
Endüstriyel işbirliği ve ortaklıklar: Değer zincirlerini oluşturmak ve tedarikçilerin verilerini toplamak zor meselelerdir. Ar-Ge’ nin az sayıdaki firmanın elinde olması inovasyona geçişi sınırlamaktadır; belirli firmalara bağımlılık olması sorununu yaratmaktadır. Yerel altyapı ve nitelikli işgücünün sınırlı olduğu durumlar YZ’ nin gelişmesini, uygulamanın hızını ve yenilik yapmayı kısıtlamaktadır. Enerji ve telekomünikasyonun riskten kaçınan, köktenci bir yenilenme konusuna kuşkuyla bakan, kademeli değişikliği tercih eden sektörler olduğu gözden kaçırılmamalıdır.
Zihniyet, farkındalık ve kültürel farklılıklar: Sürdürülebilir YZ’ nin sağlayacağı finansal faydalar konusunda yeterince bilgi yoktur. Tedarik zincirleri boyunca mevcut kârları kaybetme korkusu nedeniyle enerji verimliliğine yatırım yapma konusunda tereddütler vardır. Farklı bölgeler, sosyoekonomik ve çevresel bağlamlarını baz alarak YZ ve sürdürülebilirlikle ilgili hedeflere farklı yaklaşmaktadır.
İşletmeye ilişkin ve teknik sorunlar: Katı kuralları olan bölgeler başta olmak üzere, verilerin mahremiyeti, güvenliği konusundaki endişeler nedeniyle çok yüklü veri gerektiren YZ modelleri başlı başına bir engel olabilmektedir. Dışarıdan enerji alma gereksinimi ve jeopolitik meselelere bağlı olarak enerji arzının güvenilirliği gibi sorunlar YZ için güçlük oluşturabilmektedir. Enerji yoğun zamanların belirlenmesi ve kaynak kullanımının optimize edilebilmesi için önceden tahmin yapılabilmesini sağlayabilecek araçlara ihtiyaç vardır.
Rapor’ da yenilenebilir enerji, sürdürülebilir altyapı, karbondan arındırma, akıllı şebekeler gibi konularda küresel ölçekte gerçekleştirilen YZ bazlı işbirliği örneklerinden kısa bilgilere de yer verilmektedir.
Sonuç
Rapor ’a göre, önümüzdeki dönemde YZ ile enerji bağlamında aşağıda belirtilen dört temel konuda gelişme olması beklenmektedir:
- YZ’ nin karbonsuzlaşma için kullanımı: Elektrik tüketimini azaltmak, şebekenin stabil çalışmasını iyileştirmek ve atıkları azaltmak için YZ’ nin elektrik şebekesine, veri merkezlerine ve sanayi sektörlerine entegrasyonunu desteklemek,
- YZ’nin elektrik kullanımını şeffaf ve etkin hale getirmek: Elektrik tasarruf potansiyelini hesaplamak için çerçeve oluşturmak; veri depolama ve işlemeyi iyileştirmek ve tüketimi azaltmaya yönelik uygulamaları teşvik etmek,
- Teknoloji ve tasarımda yenilik: Büyüyen YZ taleplerini desteklerken tüketimi azaltmak amacıyla veri merkezlerindeki donanım, soğutma ve güç yönetiminde yapılabilecek yenilikleri desteklemek,
- Etkin bir ekosistem işbirliği oluşturma: Enerjideki dönüşümü desteklemek için elektrik tedarikçileri, YZ geliştiricileri, hükümet ve akademi arasında işbirliğini ilerletmek.
WEF_Artificial_Intelligences_Energy_Paradox_2025.pdf