مراکز داده همان جایی هستند که اطلاعات دیجیتال مورد استفاده در خدمات آنلاین و سیستم‌های هوش مصنوعی ذخیره و پردازش می‌شود. اما این مراکز، برای خنک نگه داشتن تجهیزات خود، حجم عظیمی از آب مصرف می‌کنند.
پژوهشی در دانشگاه کالیفرنیا ریورساید نشان داده که تنها یک درخواست (پرومپت) ۱۰۰ کلمه‌ای به یک سیستم هوش مصنوعی، می‌تواند معادل یک بطری کوچک آب مصرف کند. اگر یک کاربر در یک جلسه بین ۱۰ تا ۵۰ درخواست ارسال کند، این میزان به حدود نیم لیتر می‌رسد. آموزش مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی هم به صدها هزار لیتر آب نیاز دارد.
فقط در ایالات متحده بیش از ۵۴۲۶ مرکز داده فعال است که در مجموع سالانه میلیاردها گالن آب مصرف می‌کنند. یک مرکز بزرگ می‌تواند روزانه تا ۵ میلیون گالن آب مصرف کند؛ معادل مصرف روزانه یک شهر ۵۰ هزار نفری. مراکز متوسط نیز سالانه حدود ۱۱۰ میلیون گالن آب مصرف دارند. در سال ۲۰۲۱، مصرف روزانه مراکز داده آمریکا حدود ۴۴۹ میلیون گالن برآورد شده است.
چرا مراکز داده آب مصرف می‌کنند؟
سرورها در حین کار گرما تولید می‌کنند و اگر دمای آن‌ها بالا برود، ممکن است آسیب ببینند. برای کنترل این گرما، از سیستم‌های خنک‌کننده استفاده می‌شود.
بسیاری از مراکز، از برج‌های خنک‌کننده تبخیری بهره می‌برند که در آن، آب تمیز تبخیر می‌شود تا گرما را دفع کند. برخی هم به سراغ سیستم‌های خنک‌سازی مایع می‌روند که آب یا مایعات مصنوعی را مستقیماً در تماس با قطعات قرار می‌دهد. حتی روشی به نام خنک‌سازی غوطه‌وری وجود دارد که در آن سرورها داخل مایع غیررسانا قرار می‌گیرند. این روش‌ها می‌توانند مصرف آب را کاهش دهند، اما هزینه نصب بالایی دارند.
همچنین بخش قابل‌توجهی از آب به شکل غیرمستقیم، در فرآیند تولید برق مورد نیاز مراکز داده مصرف می‌شود. نیروگاه‌ها، به‌خصوص نیروگاه‌های زغال‌سنگی و گازی، برای تولید برق، آب زیادی مصرف می‌کنند. در سال ۲۰۲۳، مصرف غیرمستقیم آب برای تولید برق مراکز داده آمریکا به حدود ۲۱۱ میلیارد گالن رسید. نیروگاه‌های زغال‌سنگی می‌توانند بیش از ۱۹ هزار گالن آب به‌ازای هر مگاوات‌ساعت مصرف کنند و نیروگاه‌های گازی حدود ۲۸۰۰ گالن.
بیشترین مصرف آب در کجا اتفاق می‌افتد؟
حدود ۲۰٪ از مراکز داده در مناطقی ساخته شده‌اند که با کمبود آب روبه‌رو هستند. مثلاً در فینیکس آریزونا، مصرف روزانه آب برای خنک‌سازی می‌تواند به ۱۷۰ میلیون گالن برسد. در شمال ویرجینیا که بیش از ۳۰۰ مرکز داده دارد، مصرف آب در سال ۲۰۲۳ به حدود ۲ میلیارد گالن رسید؛ یعنی ۶۳٪ بیشتر از سال ۲۰۱۹. شهرستان لودون در همین منطقه، با ۲۰۰ مرکز داده، سال گذشته حدود ۹۰۰ میلیون گالن آب مصرف کرد.
برداشت بی‌رویه آب می‌تواند سطح آب‌های زیرزمینی را کاهش دهد و عرضه آب برای خانه‌ها و کشاورزی را محدود کند. همچنین، آب داغ و آلوده حاصل از خنک‌سازی ممکن است دمای رودخانه‌ها را بالا ببرد و به اکوسیستم آبزیان آسیب برساند. تغییرات اقلیمی، افزایش دما و خشکسالی نیز هم‌زمان باعث افزایش نیاز به خنک‌سازی و کاهش منابع آب می‌شوند.
در سال ۲۰۲۳، ساکنان اروگوئه در دوره خشکسالی علیه ساخت یک مرکز داده بزرگ اعتراض کردند. مخالفت‌های مشابهی در هلند و شیلی نیز گزارش شده است.
هوش مصنوعی چه نقشی در مصرف آب دارد؟
پردازش‌های مربوط به هوش مصنوعی، به توان محاسباتی بالا و در نتیجه برق و خنک‌سازی بیشتری نیاز دارد. پیش‌بینی گلدمن ساکس نشان می‌دهد که ظرفیت برق مراکز داده تا سال ۲۰۳۰، حدود ۱۶۵٪ افزایش پیدا می‌کند. همین روند می‌تواند مصرف جهانی آب برای هوش مصنوعی را تا سال ۲۰۲۷ به ۱.۱ تا ۱.۷ تریلیون گالن در سال برساند؛ معادل مصرف سالانه آب خانگی کل ایالت کالیفرنیا.
آموزش مدل ChatGPT به‌تنهایی حدود ۱۸۵ هزار گالن آب مصرف کرده که معادل ۶٪ از کل تأمین آب یک منطقه محلی در ماه‌های اوج مصرف بوده است. هرچه مدل‌های هوش مصنوعی بزرگ‌تر شوند، نیاز آن‌ها به آب هم بیشتر خواهد شد.
چه کارهایی می‌تواند مصرف آب را کاهش دهد؟
- سیستم‌های خنک‌سازی حلقه بسته: قابلیت استفاده مجدد از آب را دارند و می‌توانند مصرف آب شیرین را تا ۷۰٪ کاهش دهند.
- استفاده از فاضلاب تصفیه‌شده یا آب کم‌کیفیت: به جای آب آشامیدنی، برخی مراکز از آب کشاورزی یا صنعتی استفاده می‌کنند.
- خنک‌سازی رایگان (Free Cooling): در مناطق سردسیر، هوای بیرون برای خنک کردن سرورها به کار می‌رود.
- خنک‌سازی مستقیم تراشه یا غوطه‌وری: باعث کاهش تبخیر آب می‌شود.
- تغییر منبع انرژی به تجدیدپذیر: استفاده از باد یا خورشید می‌تواند مصرف غیرمستقیم آب را نسبت به نیروگاه‌های زغال‌سنگ و گاز به‌شدت کاهش دهد.
با این حال، کمتر از یک‌سوم مراکز داده، مصرف آب خود را به‌طور دقیق پایش می‌کنند. بدون این اندازه‌گیری، نمی‌توان فهمید آیا مصرف واقعی در حال کاهش است یا نه.
