چالش‌های متنوع تأمین انرژی برای هوش مصنوعی
هوش مصنوعی در بسیاری از جنبه‌های زندگی روزمره، از تجارت و امور مالی گرفته تا مراقبت پزشکی، توسعه فناوری و تحقیقات، نقشی حیاتی ایفا می‌کند. بدون اینکه کاربران متوجه باشند، این فناوری هنگام پخش آنلاین ویدئو، انجام عملیات بانکی آنلاین یا جستجوی اینترنتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پشت پرده این قابلیت‌ها، بیش از ۱۰,۰۰۰ مرکز داده در سرتاسر جهان وجود دارد. هر یک از این مراکز داده، به عنوان انبارهای عظیمی عمل می‌کنند که هزاران سرور کامپیوتری و سایر زیرساخت‌ها را برای ذخیره‌سازی، مدیریت و پردازش داده‌ها در خود جای داده‌اند. در ایالات متحده بیش از ۵,۰۰۰ مرکز داده فعال است و روزبه‌روز تعداد بیشتری در سراسر جهان در حال ساخت هستند. این مراکز، اغلب در مناطقی که مردم زندگی می‌کنند مستقر می‌شوند، زیرا سیاست‌های مالیاتی جذاب و حجم زیادی از برق در دسترس، آن‌ها را به این مناطق جذب می‌کند.
مصرف بالای برق توسط مراکز داده
مراکز داده در حقیقت مقادیر عظیمی از برق را مصرف می‌کنند. طبق آمار “مؤسسه تحقیقاتی برق” (EPRI)، در سال ۲۰۲۳ مراکز داده در آمریکا بیش از ۴ درصد از کل برق کشور را مصرف کردند و این میزان می‌تواند تا سال ۲۰۳۰ به ۹ درصد افزایش یابد. به طور خاص، یک مرکز داده بزرگ به اندازه ۵۰,۰۰۰ خانه مسکونی می‌تواند برق مصرف کند.
این افزایش ناگهانی در تعداد مراکز داده چالشی بزرگ برای صنایع فناوری، صنعت انرژی، سیاست‌گذاران دولتی و مصرف‌کنندگان عادی به وجود آورده است. دانشمندان و پژوهشگران مؤسسه انرژی MIT (MITEI) در حال کاوش جنبه‌های گوناگون این مشکل هستند؛ از تأمین برق گرفته تا بهبود شبکه، ابزارهای آنالیز برای افزایش بهره‌وری، و سایر روش‌ها. رشد انفجاری مراکز داده حالا به یکی از مسائل انرژی حیاتی زمان ما تبدیل شده است.
راه‌حل‌های غیرمنتظره برای تقاضای غیرمنتظره
چندین شرکت بزرگ که از مراکز داده برای خدمات پردازش ابری و مدیریت داده استفاده می‌کنند، روش‌های خلاقانه‌ای برای تأمین برق ارائه کرده‌اند. برخی از پیشنهادها شامل ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای کوچک در نزدیکی مراکز داده و حتی بازگشایی راکتورهای هسته‌ای غیرفعالی مانند راکتور “جزیره تری‌مایل” است، که از سال ۲۰۱۹ تعطیل شده بود. این تقاضا برای برق حتی باعث شده که تعطیلی نیروگاه‌های زغال‌سوز به تعویق بیفتد و قیمت برق برای مصرف‌کنندگان خانگی افزایش یابد.
فشار تقاضای مداوم مراکز داده نه‌تنها شبکه‌های برق را به چالش کشیده، بلکه انتقال به انرژی پاک جهت مقابله با تغییرات اقلیمی را نیز مختل کرده است.
افزایش بی‌سابقه در تقاضای برق
ویلیام گرین، مدیر MITEI و استاد مهندسی شیمی در MIT، می‌گوید: “در گذشته، محاسبات و پردازش‌های کامپیوتری مصرف چندانی از برق نداشتند. اما امروزه ناگهان مصرف برق برای محاسبات، به‌ویژه توسط مراکز داده، به یک تقاضای عظیم تبدیل شده که هیچ‌کس انتظار آن را نداشت.”
تفاوت اینجاست که مصرف برق برای مراکز داده به صورت مداوم است. این مراکز باید خدماتشان را بدون وقفه در تمامی ساعات شبانه‌روز فراهم کنند. افزون بر این، انتقال برق به این مراکز حتی اگر تولید کافی وجود داشته باشد، می‌تواند چالش ایجاد کند. این موضوع نیاز به توسعه ظرفیت خطوط انتقال برق دارد که فرایندی زمان‌بر است.
منابع پاک‌تر انرژی
بسیاری از شرکت‌های بزرگ مانند گوگل، مایکروسافت و آمازون تعهد کرده‌اند که تا دهه آینده میزان انتشار کربن خود را به صفر برسانند. این شرکت‌ها اغلب با تامین مالی نیروگاه‌های خورشیدی و بادی از طریق قراردادهای خرید برق، به سمت انرژی پاک گام برداشته‌اند. اما افزایش فوق‌العاده در تقاضای برق این مراکز، محدودیت‌هایی برای این شیوه ایجاد کرده است.
در حالی که تقاضای رو به افزایش برق جلوی تعطیلی نیروگاه‌های زغال‌سنگ را می‌گیرد، برخی شرکت‌ها در جستجوی نیروگاه‌های هسته‌ای هستند. مایکروسافت قرارداد خرید ۲۰ ساله با یک نیروگاه هسته‌ای قدیمی امضا کرده و آمازون نیز رویکرد مشابهی را اتخاذ کرده است. گوگل و همچنین فیسبوک (متا) به دنبال ساخت نیروگاه‌های کوچک مدولار هسته‌ای برای تأمین برق خود هستند.
کاهش مصرف برق
یکی از رویکردهای کاهش تقاضای برق، بهینه‌سازی روش‌های پردازش در مراکز داده است. استفاده از تراشه‌های سریع‌تر، الگوریتم‌های کم‌مصرف‌تر، و فناوری‌هایی مثل “محاسبات آگاه از کربن” می‌تواند بخشی از این تقاضا را پاسخ دهد.
به عنوان نمونه، برخی پردازش‌ها که زمان فوری برای تکمیل ندارند، می‌توانند به مکان‌ها یا زمان‌هایی منتقل شوند که انرژی پاک‌تر یا ارزان‌تر در دسترس است. با این حال، مسائل فنی و هزینه‌های زیربنایی می‌تواند مانع اجرای گسترده این روش شود.
تأثیر ایجاد مراکز داده بر جوامع محلی
ورود مراکز داده به یک منطقه می‌تواند نگرانی‌هایی برای جوامع محلی ایجاد کند. افزایش نیاز به برق محلی، مشکلات در خطوط انتقال، و کمبود مزایای اقتصادی مستقیم (چون این مراکز نیاز کمی به نیروی کار دارند)، از جمله این چالش‌ها هستند. به همین دلیل شرکت‌های انرژی باید مدل‌های تعرفه و هزینه‌گذاری خود را بازنگری کنند تا فشار بیش از حدی به مصرف‌کنندگان عادی وارد نشود.
نقش MIT در حل این مشکل
در MIT، پژوهشگران در حال بررسی راه‌حل‌هایی برای تامین انرژی پاک مراکز داده هستند. از طراحی معماری‌هایی برای تهویه طبیعی و بهبود توزیع برق گرفته تا سیستم‌های تهویه مطبوع جدید و کارآمد. علاوه بر این، پروژه‌های تحقیقاتی برای توسعه تراشه‌های کامپیوتری سریع‌تر، طراحی الگوریتم‌های بهینه‌تر و تسهیل ساخت نیروگاه‌های کوچک هسته‌ای در حال انجام است.
MITEI همچنین نقش هماهنگ‌کننده میان شرکت‌ها و ذی‌نفعان را ایفا می‌کند و کنفرانس‌هایی برای تبادل ایده‌ها و یافتن راه‌حل‌ها برگزار می‌کند. به گفته کارشناسان MIT، ارائه ایده‌ها و فناوری‌هایی که بتواند با این تقاضای جدید سازگار باشد و در عین حال به انتقال سیستم‌های انرژی به مدل‌های بدون کربن کمک کند، یک مسابقه حیاتی و ضروری است.