Shaolei Ren Amy Luers.
Yapay zeka, manşetlere, yatırımlara ve kullanıcılara hitap ederek oldukça popüler. Üstelik kelimenin tam anlamıyla da çok hızlı: Yapay zeka (YZ) modellerini çalıştıran veri merkezleri büyük miktarda elektrik kullanıyor ve muazzam bir ısı üretiyor. Sunucuların aşırı ısınmasını önlemek için bir çok tesis, su kullanan soğutma sistemlerine güveniyor.
Yapay zeka veri merkezlerinin su tüketimi iki şekilde gerçekleşir. Sunucuları soğutan suyun yanı sıra, veri merkezleri operasyonlarını desteklemek için ihtiyaç duydukları elektrik üretimi yoluyla dolaylı olarak su kullanımına katkıda bulunurlar. Bu dolaylı kullanım genellikle toplam su kullanımının %80’ini veya daha fazlasını oluşturur .
Yapay zekanın su ayak izini azaltmak, iki çok farklı sorunla mücadele etmek anlamına geliyor: Veri merkezi duvarlarının içinde neler oluyor ve bunların ötesinde elektrik şebekesinde neler oluyor .
Doğrudan Su Kullanımı: Yerel ve Bazen Stresli
Tıpkı insan vücudunun terleme yoluyla kendini soğutması gibi, veri merkezleri de genellikle suyun buharlaşmasıyla soğutulur. Bu işlem ısıyı dağıtır ve suyun atmosfere karışmasına ve dolayısıyla “tüketilmiş” sayılmasına neden olur. Çoğu durumda su, evlere ve işyerlerine su sağlayan aynı belediye sistemlerinden çekilir.
Çoğu büyük teknoloji şirketi artık doğrudan su kullanımlarını açıklasa da, tüm veri merkezleri aynı şeyi yapmıyor ve bu da genel tabloyu belirsizleştiriyor. Son raporlarda, şirketler çekilen suyun yüzde 45 ila 60’ının tüketildiğini tahmin ediyor.
Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nın yakın tarihli bir raporuna göre , dünyadaki veri merkezlerinin yaklaşık %40’ına ev sahipliği yapan Amerika Birleşik Devletleri’ndeki veri merkezlerinin 2023 yılındaki doğrudan su tüketimi yaklaşık 17,5 milyar galon olarak tahmin ediliyor . %50’lik bir tüketim oranı varsayıldığında, bu, 35 milyar galon su çekimi veya komşu Amerika Birleşik Devletleri’ndeki toplam kamu su arzının yaklaşık %0,3’ü anlamına geliyor . Aynı rapor, ABD veri merkezlerinin doğrudan su tüketiminin 2028 yılına kadar 2023 seviyesini ikiye, hatta dört katına çıkabileceğini öngörüyor.
Ulusal düzeyde, veri merkezlerinin su kullanımı nispeten mütevazıdır. Ancak veri merkezlerinin yoğunlaştığı bazı bölgelerde, özellikle de halihazırda su sıkıntısı yaşayan bölgelerde, yerel su sistemleri üzerindeki baskı önemli olabilir. Bloomberg News , 2022’den beri inşa edilen ABD veri merkezlerinin yaklaşık üçte ikisinin yüksek su stresi yaşayan bölgelerde bulunduğunu bildiriyor .
Georgia, Newton County’de, önerilen bazı veri merkezlerinin, tüm ilçenin günlük tüketiminden daha fazla su talep ettiği bildirildi. Yetkililer şimdi zorlu seçimlerle karşı karşıya: yeni projeleri reddetmek, alternatif su tasarruflu soğutma sistemleri talep etmek, maliyetli altyapı iyileştirmelerine yatırım yapmak veya bölge sakinlerine su kısıtlaması getirme riskini almak.
En büyük stres kaynağı toplam kullanım değil, zamanlama olabilir. Sakinlerin ve işletmelerin suya en çok ihtiyaç duyduğu sıcak günlerde, veri merkezi su talebi de artar. Arizona’da, bir veri merkezinin yaz aylarındaki aylık su tüketimi, ortalama seviyesinin neredeyse iki katına çıkabiliyor .
Dolaylı Su Kullanımı: Susuz Elektrik
Denklemin diğer kısmı, veri merkezlerine güç sağlayan elektriktir. Birçok yerde, ister veri merkezlerinde yapay zeka modellerini eğitmek ister bir evde ampul yakmak için olsun, elektrik , kendi soğutma suyuna ihtiyaç duyan fosil yakıtlı enerji santralleri tarafından üretilir. ABD elektrik enerjisi sektörü , üretilen her kilovatsaat elektrik için yaklaşık 11,6 galon su çeker ve 1,2 galon tüketir ; bu da onu ülkenin en büyük su kullanıcıları arasına sokar . Veri merkezlerine güç sağlayan elektriği üretmek için kullanılan su, dolaylı su kullanımı olarak kabul edilir.
Enerji santrallerinin kullandığı su genellikle içilebilir nitelikte değildir ve belediye su sistemlerinden çekilmez. Yine de, özellikle su kıtlığı yaşayan bölgelerde nehirler, yeraltı su kaynakları ve ekosistemler üzerinde baskı oluşturabilir.
Çoğu ABD veri merkezi için bu dolaylı kullanım, doğrudan yerinde su kullanımından önemli ölçüde daha yüksektir. Bir makale, 2023 yılında ortalama bir ABD veri merkezinde 150 ila 300 kelimelik tek bir metin çıktısı oluşturmak için GPT-3 kullanılmasının toplam 16,9 mililitre su tükettiğini tahmin etmiştir: 2,2 mililitresi yerinde soğutma, 14,7 mililitresi ise elektrik üretimi için kullanılmıştır. Daha sonraki modellerdeki verimlilik artışlarının bu rakamları düşürmüş olması muhtemeldir, ancak dolaylı su kullanımı hâlâ baskındır.
Veri Merkezlerinin Su Etkisini Nasıl En Aza İndirebiliriz?
Elektrikten farklı olarak, veri merkezi soğutma sistemleri bir tasarım tercihidir. Buharlaştırıcı soğutma düşük maliyetli ve verimlidir, ancak suyun en çok ihtiyaç duyulduğu ve en az bulunduğu yaz sıcak hava dalgalarında yerel kaynaklara yük bindirebilir. Bu yoğun talebi yönetmek için veri merkezleri, tesis bünyesinde su deposu inşa edebilir veya termal enerji depolaması kurabilir . Su altyapısını iyileştirmek (dağıtımın genişletilmesi veya sızıntıların giderilmesi gibi) yerel sistemlerin talep artışlarını daha iyi yönetmesine de yardımcı olabilir.
Buharlaştırıcı soğutmaya alternatifler arasında, içme suyu kullanımını azaltmak için geri dönüştürülmüş su kullanan hava bazlı ve sıvı daldırmalı soğutma ve soğutma talebini azaltmak için atık ısının yeniden kullanımı yer alır. Bazı gelişmiş tasarımlar, soğutma suyunu kapalı devrede geri dönüştürerek su tüketimini azaltır; bu “sıfır su” tasarımları ise yerel içme suyu kaynaklarına başvurma ihtiyacını ortadan kaldırır. Ancak bu tasarımların çoğu elektrik talebini artırır ve bu da dolaylı su kullanımını artırabilir. Su soğutmalı veri merkezleri, hava soğutmalı veri merkezlerine göre yaklaşık %10 daha az enerji tüketir .
Su sıkıntısı çeken bölgelerde, doğrudan su kullanımını azaltmak için düşük ila sıfır su soğutma sistemlerine öncelik verilmeli ve dolaylı su kullanımını azaltmak ve yüksek elektrik talebinden kaynaklanan karbon emisyonlarını en aza indirmek için yerel şebekelere yenilenebilir enerji kaynakları eklemeye yatırım yapılmalıdır. Karbon yoğun şebekelere sahip daha nemli bölgelerde ise, daha yüksek tesis içi su tüketimine sahip buharlaştırıcı soğutmanın kullanılmaya devam edilmesi anlamına gelse bile, genel su tüketimini düşürmek için elektrik kullanımının azaltılmasına öncelik verilmelidir.
İç içe geçmiş su ve elektrik sistemlerinin gerçekliği, veri merkezi operatörlerini küresel iklim hedefleri ile yerel su ihtiyaçları arasında zorlu dengeler kurmaya zorluyor. Bu seçimler genellikle kolay olmasa da, yenilenebilir enerji kaynakları elektrik şebekelerine hakim olana kadar kaçınılmaz olabilir.
https://spectrum.ieee.org/ai-water-usage