Водяний слід штучного інтелекту зростає, але розташування та технології охолодження мають значення.
«Захистимо нашу воду», «Вода для людей, а не для ШІ», «Не чіпай нашу воду» — такі гасла лунають на протестах від Техасу до Нью-Мексико та Аризони. Обурені використанням води, енергоспоживанням та забрудненням, місцеві жителі все частіше протестують проти швидкого розширення центрів обробки даних у США, оскільки технологічні компанії працюють над нарощуванням потужностей для ШІ.
Багато центрів обробки даних принаймні частково покладаються на воду для поглинання тепла від повітря або поверхонь, а потім охолоджують його шляхом випаровування, подібно до того, як піт охолоджує наше тіло. Процесори всередині центрів обробки даних можуть досягати внутрішньої температури до 176°F (80°C) з тих самих причин, через які перевантажений ноутбук нагрівається.
Але хоча сумнівів у тому, що центри обробки даних споживають значну кількість енергії, немає, використання води є більш складним питанням. Поширені в Інтернеті твердження мало що прояснюють: від статей, де стверджується, що чат-боти можуть споживати 500 мл води на запит, до заяв деяких онлайн-коментаторів про те, що проблема води для ШІ взагалі не існує. Дані про споживання від великих технологічних компаній часто є неповними та суперечливими.
Експерти наголошують, що загалом використання води центрами обробки даних значно поступається використанню такими галузями, як сільське господарство та деякі види виробництва. Дослідники оцінюють, що системи охолодження центрів обробки даних спожили 66 мільярдів літрів води у 2023 році, що менше 1% від загального споживання в країні.
Однак ця цифра може значно зрости з прискореним розгортанням центрів обробки даних для ШІ. Це може не стати великою проблемою для регіонів з достатніми водними ресурсами, але може суттєво посилити місцевий дефіцит води в посушливих місцях, таких як Нью-Мексико та Аризона.
На щастя, інженери стверджують, що існує багато способів зменшити навантаження на місцеві водні ресурси, і ці способи вже впроваджуються. «Існує багато хороших ідей», — каже експерт з енергетичних систем Фенці Ю з Корнелльського університету. Якщо додати зусилля з відновлення природних водних ресурсів, «є велика ймовірність, що з часом ми зможемо досягти нульового споживання води для локального охолодження».
Більше відновлюваної енергії та краще розташування
Нещодавні досягнення в галузі технологій ШІ вже зменшили потребу у воді для багатьох центрів обробки даних. Інженер-електрик і комп’ютерний інженер Шаолей Жень з Каліфорнійського університету в Ріверсайді зазначає, що його оцінка, зроблена на основі GPT-4, попередньої версії моделі, яка працює на ChatGPT, станом на 2024 рік — що створення короткого електронного листа споживає 500 мілілітрів води — вже застаріла, оскільки моделі ШІ стали більш ефективними. (Саме це дослідження стало джерелом твердження про півлітра на запит.) У 2025 році Google оцінив, що для обробки запиту середньої довжини за допомогою свого чат-бота Gemini витрачається п’ять крапель води.
Але навіть крихітні кількості накопичуються, враховуючи зростання використання ШІ. Група Ю нещодавно спрогнозувала, що до 2030 року центри обробки даних у США можуть споживати від 731 мільярда до 1125 мільярдів літрів води щорічно — остання цифра приблизно еквівалентна річному запасу питної води Нью-Йорка.
Експерти прогнозують, що використання води для охолодження центрів обробки даних ШІ, а також для виробництва електроенергії з викопного палива для їх роботи, зростатиме зі збільшенням кількості центрів обробки даних. Одне дослідження 2025 року спрогнозувало майбутнє використання води в США за різними сценаріями та виявило, що такі рішення, як перехід на відновлювані джерела енергії, підвищення ефективності процесорів ШІ та стратегічне розміщення центрів обробки даних, можуть значно скоротити використання води для ШІ. (Цифри синім кольором показують прогнозований середньорічний водний слід за повний період з 2024 по 2030 рік за сценаріями низького, середнього та високого попиту.) Джерело даних: T. Xiao et al/Nature Sustainability 2025 Тим не менш, ці цифри враховують не тільки охолодження, але й значну кількість води, яка використовується для виробництва електроенергії, що живить центри обробки даних. Велика частина цієї електроенергії виробляється шляхом спалювання вугілля або газу, вода використовується для охолодження пари назад у рідину після того, як вона була використана для обертання турбін, що генерують електроенергію. Іншими словами, споживання води ШІ можна значно зменшити шляхом переходу на сонячну та вітрову енергію, які потребують мінімального використання води або взагалі не потребують її, каже Ю.
Ю додає, що компаніям слід розміщувати центри обробки даних у регіонах, менш схильних до посухи та з достатніми джерелами відновлюваної енергії, наприклад, у регіонах Монтани, Небраски, частини Техасу та Південної Дакоти, замість будівництва нових центрів обробки даних у посушливих місцях, таких як Аризона, Нью-Мексико та Південна Каліфорнія. Стратегічне розміщення разом з іншими заходами може скоротити майбутній водний слід ШІ до 86%, стверджує він.
Нові технології охолодження
Досягнення в галузі технологій охолодження також допомагають. Найновіші центри обробки даних, що спеціалізуються на ШІ, вже є більш водоефективними, ніж їхні попередники.
Центри обробки даних до епохи ШІ використовували вентилятори для відведення тепла від стійок, заповнених процесорами, а потім використовували системи охолодження, що подавали холодну воду по будівлі для охолодження теплого повітря. Потім нагріта вода подавалася в градирню, яка відводила тепло, але також втрачала частину води в атмосферу. Це випарне охолодження використовує багато води, каже Ерік Масанет з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, який досліджує сталість центрів обробки даних.
Але енергоємні процесори в центрах обробки даних ШІ генерують стільки тепла, що його важко відвести лише повітрям. Ось чому багато технологічних компаній — зокрема Amazon, Microsoft та Google — використовують більш ефективний метод під назвою рідинне охолодження.
За цим методом система труб, заповнених водою, іноді змішаною з хімікатами, що регулюють температуру, проходить над обладнанням, охолоджуючи процесори безпосередньо, а не охолоджуючи весь центр обробки даних. І оскільки це система із замкнутим циклом, вода не втрачається: нагріту рідину можна охолодити, виставляючи труби на зовнішнє повітря, якщо умови достатньо прохолодні, або на систему, подібну до кондиціонера, яка споживає енергію.
Але коли надто спекотно або волого, центри повинні підключати додаткові, більш ефективні методи, що передбачають використання води; один з них — розпилення дрібної водяної пари в повітря навколо труб. Інженер-механік Ваібав Бахадур з Техаського університету в Остіні каже, що більшість центрів обробки даних ШІ в Техасі використовують такий тип водоохолодження лише в найспекотніші місяці літа.
Проте він та його колеги нещодавно оцінили, що зростаюча кількість центрів обробки даних у штаті — які наразі споживають менше 1% води від загальної потреби штату — може використовувати 3-9% цієї води до 2040 року. Однак він очікує, що ця цифра значно зменшиться. «Центри обробки даних стають набагато ефективнішими у використанні води», — каже він.
Дійсно, нещодавні технологічні розробки полегшили уникнення водоохолодження навіть у спекотному кліматі, каже Джош Паркер, керівник відділу сталого розвитку NVIDIA, компанії, яка розробляє багато процесорів для центрів обробки даних, спеціалізованих на ШІ. Їхні процесори останнього покоління працюють при таких високих температурах, що їх можна охолоджувати водою приблизно 113°F (45°C), що, за словами Паркера, значно тепліше, ніж при традиційних підходах. Це зменшує потребу в активізації водоохолодження. Якщо місцеві температури регулярно не перевищують 113°F, поріг, який зазвичай перетинається лише під час сильних теплових хвиль, «зазвичай ми можемо просто обійтися великими ефективними вентиляторами, що охолоджують інфраструктуру, і навколишнього повітря достатньо для відведення тепла», — каже Паркер.
Жень застерігає, що деякі компанії можуть не хотіти, щоб їхні процесори працювали так гаряче, оскільки це може вплинути на обчислювальну продуктивність, а деякі також розміщують у тому ж просторі сервери, що не працюють на ШІ, які не витримують такої температури. Але інші технології охолодження перебувають у розробці.
Деякі з них покладаються на складно розроблені системи трубопроводів, які ще ефективніше відводять тепло від процесорів. Кілька американських компаній вивчають занурювальне охолодження, коли обладнання центру обробки даних знаходиться в резервуарі, заповненому охолоджувальною рідиною. У Китаї деякі компанії застосували подібний підхід, встановлюючи центри обробки даних в океані, хоча це ускладнює доступ до них, якщо обладнання потребуватиме заміни або оновлення, каже Бахадур.
Досягнення в галузі технологій охолодження будуть необхідні технологічним компаніям для досягнення поставлених цілей сталого розвитку. Згідно із заявою Amazon, її Web Services «встановили мету бути водними позитивними до 2030 року — повертати громадам більше води, ніж використовують наші прямі операції — і станом на 2024 рік ми вже більше ніж наполовині досягли цієї мети».
Речник OpenAI вказує на вебсторінку, що описує плани компанії щодо мінімізації використання води, тоді як Google прагне відновити 120% прісної води, яку споживають його центри обробки даних до 2030 року, за допомогою різноманітних проєктів водного господарства.
Деякі компанії, такі як Google, також знаходять розумні способи використання відпрацьованого тепла від центрів обробки даних для вирішення інших проблем сталого розвитку, наприклад, для зменшення залежності опалення будівель від викопного палива. По всій Європі деякі центри обробки даних направляють тепло з контурів охолодження до систем централізованого опалення, що використовуються для обігріву будівель.
Майбутнє використання води для ШІ залежить від рішень, які технологічні компанії, інженери та політики прийматимуть у найближчі роки, каже Масанет: де будуть розташовані центри обробки даних, яка буде місцева енергетична інфраструктура та клімат, і як вони будуть спроєктовані. «Якщо ви виберете один набір рішень, ваша цифра злетить до небес», — каже він. «Ви виберете інший набір рішень, і вона буде далеко внизу».
Джерело новини: arstechnica.com