مورد حلول نظام تخزين الطاقة العالمي مع 13 عامًا من الخبرة في التصنيع. صينى
في مشهد تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي سريع التقدم اليوم، ظهرت حقيقة مثيرة للقلق: الطاقة المطلوبة لاستعلام ChatGPT واحد تعادل ما يقرب من 10 أضعاف الطاقة المطلوبة لبحث Google.
إن هذه الفجوة الكبيرة لا تسلط الضوء على الاختلاف الأساسي في استهلاك الطاقة بين تقنيات الذكاء الاصطناعي وخدمات الإنترنت التقليدية فحسب، بل تشير أيضًا إلى تحول عميق في نمط استهلاك الطاقة العالمي.
في الآونة الأخيرة، أصدرت شركة الاستشارات الشهيرة جارتنر تحذيرًا في أحدث تقرير لها، حيث توقعت أنه بحلول عام 2027، ستواجه 40% من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الحالية صعوبات تشغيلية بسبب نقص إمدادات الطاقة. ويؤكد هذا التوقع على التوتر المتزايد بين تطوير الذكاء الاصطناعي وإمدادات الطاقة.
وفي الوقت نفسه، تقدم الأبحاث الصادرة عن بنك الاستثمار الدولي جولدمان ساكس توقعات مماثلة: بحلول عام 2030، سيرتفع الطلب العالمي على الكهرباء في مراكز البيانات بنسبة 160%. وقد أثار هذا مخاوف واسعة النطاق بشأن إمدادات الطاقة ، وتطوير البنية الأساسية، والتأثير البيئي.
الرسم البياني | توقعات جارتنر: استهلاك الطاقة الإضافي من خوادم الذكاء الاصطناعي الجديدة في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي كل عام (المصدر: جارتنر)
في الآونة الأخيرة، استثمرت شركات التكنولوجيا العملاقة مثل جوجل ومايكروسوفت وأمازون وميتا بنشاط في مرافق الطاقة النووية. أحد أسباب ذلك هو قلقها من عدم تلبية الطلب الهائل على الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في المستقبل.
تاريخيًا، أظهر الطلب على الطاقة في مراكز البيانات استقرارًا ملحوظًا. فمن عام 2015 إلى عام 2019، وعلى الرغم من مضاعفة عبء العمل في مراكز البيانات تقريبًا، ظل استهلاكها السنوي من الكهرباء مستقرًا نسبيًا عند حوالي 200 تيراواط في الساعة.
كان هذا الاستقرار راجعًا إلى حد كبير إلى التحسينات المستمرة في كفاءة الطاقة داخل مراكز البيانات. ومع ذلك، خضع هذا الوضع لتحول جوهري بعد عام 2020.
وأشار المحلل بوب جونسون من شركة جارتنر إلى أن "إنشاء مراكز البيانات الضخمة من الجيل التالي يخلق طلباً هائلاً على الكهرباء يتجاوز قدرة مقدمي الخدمات على زيادة العرض. وخاصة في مجال معالجة وتدريب النماذج الكبيرة، وصلت الموارد الحسابية المطلوبة واستهلاك الطاقة إلى مستويات غير مسبوقة".
في الوقت الحالي، تمثل مراكز البيانات العالمية ما بين 1% و2% من إجمالي استهلاك الكهرباء، ولكن من المتوقع أن ترتفع هذه الحصة إلى 3% و4% بحلول عام 2030، مع كون هذا النمو بارزًا بشكل خاص في البلدان المتقدمة.
وعلى وجه الخصوص، في الولايات المتحدة، من المتوقع أنه بحلول عام 2030، سيرتفع استهلاك الكهرباء في مراكز البيانات من 3% حالياً إلى 8%، مما سيدفع الطلب على الكهرباء في الولايات المتحدة إلى النمو بأسرع معدل له منذ ما يقرب من 25 عاماً.
الرسم البياني | جولدمان ساكس تتوقع الطلب على الطاقة لمراكز البيانات (المصدر: جولدمان ساكس)
ولمعالجة هذا التحدي، ستحتاج شركات المرافق العامة في الولايات المتحدة إلى استثمار ما يقرب من 50 مليار دولار في زيادة القدرة على توليد الطاقة خصيصًا لمراكز البيانات.
وعلاوة على ذلك، بحلول عام 2030، فإن الطلب المتزايد على الكهرباء من مراكز البيانات وحدها سوف يؤدي إلى زيادة يومية في الطلب على الغاز الطبيعي بنحو 3.3 مليار قدم مكعب، الأمر الذي سيتطلب إنشاء بنية تحتية جديدة لخطوط الأنابيب.
وتشير جولدمان ساكس إلى أن الوضع في أوروبا أكثر تعقيدًا. فباعتبارها مركزًا رئيسيًا لمراكز البيانات العالمية، يقع 15% من مراكز البيانات في أوروبا. وبحلول عام 2030، سيكون الطلب على الطاقة في مراكز البيانات هذه معادلاً لإجمالي استهلاك الكهرباء في البرتغال واليونان وهولندا مجتمعة.
ونظراً لأن أوروبا لديها أقدم أنظمة شبكات الكهرباء في العالم، فسوف تحتاج المنطقة إلى استثمار ما يقرب من 800 مليار يورو على مدى العقد المقبل لتحديث أنظمة النقل والتوزيع، فضلاً عن ما يقرب من 850 مليار يورو في تطوير مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح البرية وطاقة الرياح البحرية لتلبية احتياجات مراكز البيانات الجديدة من الطاقة.
الرسم البياني | متوسط عمر شبكات الطاقة في مختلف المناطق والصين (المصدر: جولدمان ساكس)
والأمر الأكثر إثارة للقلق هو أن هذا الارتفاع في الطلب على الكهرباء سيؤثر بشكل مباشر على أسعار الكهرباء. وتشير الأبحاث إلى أن مشغلي مراكز البيانات الكبيرة يتفاوضون مع كبار منتجي الطاقة لتأمين إمدادات كهرباء مستقرة وطويلة الأجل بغض النظر عن متطلبات الشبكة الأخرى.
ولا شك أن هذه المنافسة ستؤدي حتماً إلى ارتفاع أسعار الكهرباء، وفي نهاية المطاف سوف تنتقل هذه التكاليف إلى مستخدمي منتجات وخدمات الذكاء الاصطناعي.
ونتيجة لذلك، يوصي الخبراء بأن تستعد المنظمات مسبقًا لتكاليف الكهرباء المتزايدة وتسعى إلى توقيع عقود خدمة مراكز البيانات طويلة الأجل بأسعار معقولة.
كما أن التأثير البيئي مثير للقلق. ومن المتوقع أن تتضاعف انبعاثات الكربون من مراكز البيانات بحلول عام 2030 مقارنة بعام 2022، وهو ما يمثل تحديًا جديدًا لأهداف خفض الانبعاثات العالمية.
وبحسب بنك جولدمان ساكس، فإن "التكلفة الاجتماعية" الناجمة عن زيادة انبعاثات الكربون من مراكز البيانات وحدها ستبلغ ما بين 125 و140 مليار دولار (القيمة الحالية).
وتشير تقديرات جارتنر إلى أنه بحلول عام 2027، سيصل الطلب على الكهرباء لتشغيل الخوادم المحسّنة بالذكاء الاصطناعي إلى 500 تيراواط في الساعة سنويًا، أي 2.6 مرة عن المستوى في عام 2023.
وعلى المدى القريب، من أجل تلبية الطلب المتزايد على الكهرباء، قد يتعين على بعض محطات الطاقة العاملة بالوقود الأحفوري التي كان من المقرر في الأصل إغلاقها، أن تمد عمرها التشغيلي، مما قد يؤدي إلى تفاقم الضغوط البيئية.
تتطلب مراكز البيانات طاقة متواصلة على مدار 24 ساعة، وفي الوقت الحالي، يتعين عليها الاعتماد على محطات الطاقة الكهرومائية أو الوقود الأحفوري أو النووية لتوفير مثل هذا الإمداد المستقر بالكهرباء.
في حين أن مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية صديقة للبيئة، إلا أنه من الصعب الاعتماد عليها لتلبية متطلبات الطاقة المستمرة لمراكز البيانات دون دعم أنظمة تخزين الطاقة.
الرسم البياني | التغيرات في أحمال مراكز البيانات واستهلاك الطاقة على مدى السنوات التسع الماضية (المصدر: جولدمان ساكس)
ولمعالجة هذه التحديات، تستكشف الصناعة حلولاً مختلفة. وتعمل بعض الشركات على زيادة استثماراتها في الطاقة المتجددة وتروج بنشاط لتسويق تقنيات الطاقة النووية الجديدة.
وتستكشف شركات التكنولوجيا أيضًا أساليب مبتكرة لتحسين كفاءة الطاقة. وفي الأمد البعيد، قد يوفر تطوير تقنيات تخزين البطاريات الجديدة أو تقنيات الطاقة النظيفة (مثل المفاعلات النووية الصغيرة) حلولاً جديدة.
ومن الجدير بالذكر أن تقنية الذكاء الاصطناعي بحد ذاتها يمكن أن تساهم في إيجاد الحلول من خلال تسريع الابتكار في مجالات مثل الرعاية الصحية والزراعة والتعليم، فضلاً عن تحسين كفاءة الطاقة.
وأخيرا، تشير تقارير الأبحاث الصادرة عن الشركتين إلى أن الشركات يجب أن تدرس بشكل كامل المخاطر المحتملة لنقص الطاقة عند صياغة استراتيجيات تطوير الذكاء الاصطناعي، وتقييم تأثير ارتفاع تكاليف الطاقة في المستقبل، والبحث بنشاط عن حلول بديلة.
وتتضمن الحلول الواعدة استخدام تقنيات الحوسبة الحافة، واعتماد نماذج كبيرة وأصغر حجماً، وإعطاء الأولوية للكفاءة الحسابية عند تطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي التوليدي.
من الواضح أن تطوير تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي يعيد تشكيل المشهد العالمي للطاقة. وسوف يشكل تحقيق التوازن بين الابتكار التكنولوجي وأمن الطاقة وحماية البيئة تحديًا كبيرًا ستواجهه صناعات التكنولوجيا والطاقة العالمية معًا في المستقبل. (أعيد نشر المقال من DeepTech