كيف يؤدي استهلاك الطاقة الهائل للذكاء الاصطناعي التوليدي إلى إرهاق شبكتنا
بفضل طفرة الذكاء الاصطناعي، تنشأ مراكز بيانات جديدة بنفس سرعة الشركات في بنائها. وقد ترجم هذا إلى طلب ضخم على الطاقة لتشغيل وتبريد الخوادم داخلها. والآن تتزايد المخاوف بشأن ما إذا كانت الولايات المتحدة قادرة على توليد ما يكفي من الكهرباء للتبني الواسع النطاق للذكاء الاصطناعي، وما إذا كانت شبكتنا المتقادمة ستكون قادرة على التعامل مع الحمل. “إذا لم نبدأ في التفكير في مشكلة الطاقة هذه بشكل مختلف الآن، فلن نرى هذا الحلم الذي نحلم به أبدًا”، كما قال ديبتي فاتشاني، رئيس قسم السيارات في شركة آرم. أصبحت معالجات شركة الرقائق منخفضة الطاقة تحظى بشعبية متزايدة لدى الشركات الضخمة مثل جوجل, مايكروسوفت , وحي و أمازون – على وجه التحديد لأنهم قادرون تقليل استخدام الطاقة بنسبة تصل إلى 15% في مراكز البيانات.نفيدياأحدث إصدار شريحة الذكاء الاصطناعي“تتضمن شركة Grace Blackwell وحدات معالجة مركزية تعتمد على Arm، وتقول إنها يمكنها تشغيل نماذج الذكاء الاصطناعي التوليدية بطاقة أقل بمقدار 25 مرة من الجيل السابق”، قال فاتشاني. “سيكون توفير كل جزء أخير من الطاقة تصميمًا مختلفًا تمامًا عن محاولة تعظيم الأداء”. هذه الاستراتيجية المتمثلة في تقليل استخدام الطاقة من خلال تحسين كفاءة الحوسبة، والتي غالبًا ما يشار إليها باسم “مزيد من العمل لكل واط”، هي إحدى الإجابات على أزمة طاقة الذكاء الاصطناعي. لكنها ليست كافية على الإطلاق. يستخدم استعلام ChatGPT ما يقرب من 10 أضعاف الطاقة التي يستخدمها بحث Google النموذجي، وفقًا لـ تقرير بواسطة جولدمان ساكس. يمكن استخدام إنشاء صورة الذكاء الاصطناعي نفس القدر من الطاقة التي تشحن بها هاتفك الذكيهذه المشكلة ليست جديدة. فقد وجدت تقديرات عام 2019 أن تدريب نموذج لغوي كبير أنتجت كمية من ثاني أكسيد الكربون تعادل العمر الافتراضي لخمس سيارات تعمل بالغازكما تشهد الشركات العملاقة التي تبني مراكز البيانات لاستيعاب هذا الاستهلاك الهائل للطاقة ارتفاعًا في الانبعاثات. أحدث تقرير بيئي من Google تقرير أظهرت انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري ارتفعت بنسبة 50% تقريبًا من عام 2019 إلى عام 2023 جزئيًا بسبب استهلاك طاقة مراكز البيانات، على الرغم من أنها قالت أيضًا إن مراكز البيانات الخاصة بها تتمتع بكفاءة في استخدام الطاقة بنحو 1.8 مرة أكثر من مركز البيانات النموذجي. انبعاثات مايكروسوفت وَردَة حوالي 30% من عام 2020 إلى عام 2024، ويرجع ذلك أيضًا جزئيًا إلى مراكز البيانات. وفي مدينة كانساس سيتي، حيث تبني شركة ميتا مركز بيانات يركز على الذكاء الاصطناعي، فإن احتياجات الطاقة مرتفعة للغاية لدرجة أن تم تأجيل خطط إغلاق محطة طاقة تعمل بالفحم.مئات من كابلات الإيثرنت تربط رفوف الخوادم في مركز بيانات Vantage في سانتا كلارا، كاليفورنيا، في 8 يوليو 2024. كاتي تاراسوفمطاردة السلطةهناك أكثر من 8000 مركز بيانات حول العالم، مع أعلى تركيز في الولايات المتحدة، وبفضل الذكاء الاصطناعي، سيكون هناك المزيد بحلول نهاية العقد. مجموعة بوسطن الاستشارية التقديرات من المتوقع أن يرتفع الطلب على مراكز البيانات بنسبة 15% إلى 20% سنويًا حتى عام 2030، حيث من المتوقع أن تشكل 16% من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة. وهذا أعلى من 2.5% فقط قبل إطلاق ChatGPT من OpenAI في عام 2022، وهو ما يعادل الطاقة التي يستخدمها حوالي ثلثي سكان الولايات المتحدة. من إجمالي المنازل في الولايات المتحدةزارت CNBC مركز بيانات في وادي السيليكون لمعرفة كيف يمكن للصناعة التعامل مع هذا النمو السريع، وأين ستجد القوة الكافية لجعل ذلك ممكنًا. قال جيف تينش، نائب الرئيس التنفيذي لشركة Vantage Data Center في أمريكا الشمالية ومنطقة آسيا والمحيط الهادئ: “نشك في أن حجم الطلب الذي سنراه من التطبيقات الخاصة بالذكاء الاصطناعي سيكون بنفس القدر أو أكثر مما رأيناه تاريخيًا من الحوسبة السحابية”. تتعاقد العديد من شركات التكنولوجيا الكبرى مع شركات مثل Vantage لإيواء خوادمها. قال تينش إن مراكز بيانات Vantage لديها عادةً القدرة على استخدام ما يصل إلى 64 ميغاواط من الطاقة، أو ما يعادل طاقة عشرات الآلاف من المنازل. وقال تينش: “يتم استخدام العديد من هذه المراكز من قبل عملاء فرديين، حيث سيتم تأجير المساحة بالكامل لهم. وبينما نفكر في تطبيقات الذكاء الاصطناعي، يمكن أن تنمو هذه الأرقام بشكل كبير إلى ما هو أبعد من ذلك إلى مئات ميغاواط”. لطالما كانت سانتا كلارا، كاليفورنيا، حيث زارت CNBC Vantage، واحدة من النقاط الساخنة في البلاد لمجموعات مراكز البيانات بالقرب من العملاء المتعطشين للبيانات. كان المقر الرئيسي لشركة Nvidia مرئيًا من السطح. وقال تينش إن هناك “تباطؤًا” في شمال كاليفورنيا بسبب “نقص توافر الطاقة من المرافق هنا في هذه المنطقة”. وتقوم شركة Vantage ببناء حرم جامعي جديد في أوهايو وتكساس وجورجيا. وقال تينش: “إن الصناعة نفسها تبحث عن أماكن حيث يوجد إما وصول مباشر إلى مصادر الطاقة المتجددة، سواء الرياح أو الطاقة الشمسية، والبنية الأساسية الأخرى التي يمكن الاستفادة منها، سواء كان ذلك جزءًا من برنامج حوافز لتحويل ما كان ليكون محطة تعمل بالفحم إلى الغاز الطبيعي، أو تبحث بشكل متزايد عن طرق للاستفادة من الطاقة من المنشآت النووية”. تقوم Vantage Data Centers بتوسيع الحرم الجامعي خارج فينيكس، أريزونا، لتقديم 176 ميغاواط من الطاقة.تقوية الشبكة غالبًا ما تكون الشبكة القديمة غير مجهزة للتعامل مع الحمل حتى في الأماكن التي يمكن فيها توليد طاقة كافية. يحدث الاختناق في نقل الطاقة من موقع التوليد إلى حيث يتم استهلاكها. أحد الحلول هو إضافة مئات أو آلاف الأميال من خطوط النقل. قال شاولي رين، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية والحاسوبية بجامعة كاليفورنيا، ريفرسايد: “هذا مكلف للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً، وأحيانًا تنتقل التكلفة إلى السكان في زيادة فاتورة المرافق”. كان أحد الجهود التي بلغت تكلفتها 5.2 مليار دولار لتوسيع الخطوط إلى منطقة فيرجينيا المعروفة باسم “زقاق مركز البيانات” التقى بالمعارضة من دافعي الضرائب المحليين الذين لا يريدون رؤية فواتيرهم تزيد لتمويل المشروع. حل آخر هو استخدام برامج التنبؤ لتقليل الأعطال في واحدة من أضعف نقاط الشبكة: المحول. “يجب أن تمر كل الكهرباء المولدة عبر محول”، كما قال فيي تكنولوجيز الرئيس التنفيذي راؤول شاتورفيدي، مضيفًا أن هناك 60 مليونًا إلى 80 مليونًا منهم في الولايات المتحدة، ويبلغ متوسط عمر المحولات أيضًا 38 عامًا، لذا فهي سبب شائع لانقطاع التيار الكهربائي. استبدالها مكلف وبطيء. تصنع VIE مستشعرًا صغيرًا يتم توصيله بالمحولات للتنبؤ بالأعطال وتحديد المحولات التي يمكنها التعامل مع المزيد من الحمل حتى يمكن تحويلها بعيدًا عن تلك المعرضة لخطر الفشل. قال شاتورفيدي إن الأعمال تضاعفت ثلاث مرات منذ إصدار ChatGPT في عام 2022، ومن المقرر أن تتضاعف أو تتضاعف ثلاث مرات مرة أخرى العام المقبل. الرئيس التنفيذي لشركة VIE Technologies راؤول شاتورفيدي يحمل مستشعرًا في 25 يونيو 2024، في سان دييغو. تقوم VIE بتثبيت هذه على المحولات القديمة للمساعدة في التنبؤ بأعطال الشبكة وتقليلها. VIE Technologiesتبريد الخوادم: ستتطلب مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي التوليدي أيضًا سحب ما بين 4.2 مليار إلى 6.6 مليار متر مكعب من المياه بحلول عام 2027 لتظل باردة، وفقًا لـ بحث رين“هذا أكثر من إجمالي سحب المياه السنوي لنصف المملكة المتحدة”يشعر الجميع بالقلق من أن الذكاء الاصطناعي يستهلك الكثير من الطاقة. يمكننا حل هذه المشكلة عندما نتحرك من على مؤخراتنا ونتوقف عن التصرف مثل الحمقى بشأن الطاقة النووية، أليس كذلك؟ هذا قابل للحل. الماء هو العامل المحدد الأساسي لما سيأتي من حيث الذكاء الاصطناعي،” قال توم فيرجسون، الشريك الإداري في Burnt Island Ventures. وجد فريق البحث التابع لـ Ren أن كل 10-50 مطالبة ChatGPT يمكن أن تحرق حول ما قد تجده في زجاجة ماء قياسية سعة 16 أونصة“إن الكثير من هذه المياه تستخدم في التبريد التبخيري، ولكن مركز بيانات Vantage في سانتا كلارا يحتوي على وحدات تكييف هواء كبيرة تعمل على تبريد المبنى دون أي سحب للمياه. وهناك حل آخر وهو استخدام السائل للتبريد المباشر للشريحة. “بالنسبة للعديد من مراكز البيانات، يتطلب هذا قدرًا هائلاً من التعديل. في حالتنا في Vantage، قبل حوالي ست سنوات، قمنا بنشر تصميم يسمح لنا بالاستفادة من حلقة المياه الباردة هنا على أرضية قاعة البيانات”، كما قال تينش من Vantage. تفاحة، سامسونج و كوالكوم وقد أشاد العديد من الخبراء بفوائد الذكاء الاصطناعي الموجود على الجهاز، وإبعاد الاستعلامات التي تتطلب طاقة كبيرة عن السحابة، ومراكز البيانات التي تعاني من نقص الطاقة. وقال تينش: “سنحصل على قدر كبير من الذكاء الاصطناعي بقدر ما تدعمه مراكز البيانات هذه. وقد يكون أقل مما يطمح إليه الناس. ولكن في النهاية، هناك الكثير من الأشخاص الذين يعملون على إيجاد طرق لإلغاء بعض قيود العرض هذه”.
المصدر
