با توسعه سریع فناوری هوش مصنوعی، تعداد مراکز داده به شدت افزایش یافته و تقاضا برای منابع آب - عمدتاً برای سیستمهای خنککننده و تأمین برق - رو به رشد گذاشته است. بر اساس آخرین برآوردهای سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD)، مصرف آب صنعت هوش مصنوعی در جهان تا سال ۲۰۲۷ به ۶.۶ میلیارد متر مکعب خواهد رسید.
گزارشی که در ۲۰ نوامبر در وبسایت مجمع جهانی اقتصاد منتشر شد، اشاره میکند که اجرای استراتژیهای مدیریت چرخشی آب میتواند مصرف آب مراکز داده را تا ۷۵٪ کاهش دهد، که برای حفاظت از منابع آب شیرین جوامع حیاتی است. این رویکردها شامل به کارگیری فناوریهای پیشرفته مانند خنککنندگی مایع و خنککنندگی حلقه بسته برای بهینهسازی استفاده از آب است.
مراکز داده به مصرفکنندگان عمده آب تبدیل میشوند
از سرگرمیهای روزمره تا محاسبات پیچیده هوش مصنوعی، مراکز داده همواره ستون فقرات دنیای دیجیتال بودهاند. با این حال، فعالیت آنها هزینه زیستمحیطی بالایی دارد و نه تنها مقادیر زیادی مواد و انرژی، بلکه منابع ارزشمند آب را نیز مصرف میکند. پردازش عظیم دادهها گرمای زیادی تولید میکند که باید از طریق تجهیزات خنککننده مدیریت شود تا عملکرد عادی حفظ گردد.
مصرف آب در مراکز داده عمدتاً در دو حوزه متمرکز است: سیستمهای خنککننده، از جمله چیلرها، برجهای خنککننده و دستگاههای خنککننده مایع؛ و تولید برق، مانند تولید الکتریسیته مبتنی بر بخار که به آب قابل توجهی نیاز دارد.
در ژوئیه ۲۰۲۳، یک مطالعه مشترک توسط دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید و دانشگاه تگزاس در آرلینگتون نشان داد که آموزش مدل GPT-3 در یک مرکز داده مایکروسافت در ایالات متحده به طور مستقیم ۷۰۰,۰۰۰ لیتر آب تصفیهشده مصرف کرده است—مقداری که نیاز روزانه آب ۲۰,۰۰۰ نفر را تأمین میکند. علاوه بر این، به ازای هر ۲۰ تا ۵۰ پرسش، ChatGPT یک بطری ۵۰۰ میلیلیتری آب آشامیدنی «مینوشد».
دادهها نشان میدهد که یک مرکز داده با ظرفیت ۱ مگاوات سالانه به ۲۵.۵ میلیون لیتر آب برای خنکسازی نیاز دارد که معادل مصرف روزانه آب ۳۰۰,۰۰۰ نفر است. در همین حال، یک مرکز داده متوسط با ظرفیت ۱۵ مگاوات روزانه به اندازه سه بیمارستان یا دو زمین گلف در یک سال آب مصرف میکند. این وضعیت بحرانی بر فوریت و پتانسیل قابلتوجه اجرای استراتژیهای مدیریت چرخشی آب تأکید میکند. **مدیریت هوشمند همراه با فناوری پیشرفته به صرفهجویی قابلتوجه آب منجر میشود** بهینهسازی منابع آب بر پایش و تنظیم مداوم مصرف آب از طریق سیستمهای مدیریت هوشمند آب تمرکز دارد، در حالی که روشهای خنکسازی نوآورانه و کممصرف برای به حداقل رساندن مصرف واقعی آب در مراکز داده اتخاذ میشود و به صرفهجویی دقیق آب دست مییابد. یک سیستم مدیریت هوشمند آب مجهز به حسگرهای زمانواقعی میتواند بر اساس نیازهای سرمایشی، تأمین آب را بهصورت پویا تنظیم کند و با الگوریتمهای بهینهسازی، فرآیند سرمایش آبی را از پیش کنترل نماید که منجر به کاهش ۲۵٪ در مصرف آب میشود. این امر فناوریهای پیشرفتهای مانند سرمایش مایع و سرمایش حلقهبسته را قادر میسازد تا عملکرد برتری داشته باشند. فناوری سرمایش مایع از مایع خنککننده بهعنوان یک واسطه رسانای حرارتی استفاده میکند تا بهطور مستقیم گردش کرده و گرمای تولیدشده توسط اجزای اصلی مانند واحدهای پردازش مرکزی و واحدهای پردازش گرافیکی را دفع کند. در مقایسه با روشهای سنتی، این فناوری میتواند ۹۱٪ آب، ۵۰٪ مصرف انرژی و ۸۵٪ فضای مورد استفاده را کاهش دهد. سیستمهای سرمایش حلقهبسته از طریق گردش مهروموم واسطههای سرمایشی (مانند آب یا مایعات تخصصی) به دفع کارآمد گرما دست مییابند و بهطور گسترده در زمینههایی مانند تولید صنعتی، پشتیبانی ارتباطات و مراکز داده به کار میروند.نوآورانهترین روش «خنککاری مستقیم روی تراشه» است که از مایع خنککننده یا صفحات سرد برای تماس مستقیم با سطح تراشه و دفع گرما استفاده میکند و به طور مؤثر از گرمای بیش از حد و هدررفت آب جلوگیری میکند. این فناوری به ویژه برای مناطق کمآب مناسب است و باعث صرفهجویی ۲۰ تا ۹۰ درصدی در مصرف آب و کاهش ۱۸ درصدی تقاضای برق میشود.
در حال حاضر، مایکروسافت سیستمهای خنککاری مایع بسته را راهاندازی کرده است؛ شرکت کریر روی فناوری خنککاری مستقیم روی تراشه سرمایهگذاری میکند؛ و شرکت اکولب فناوری 3D TRASAR™ را معرفی کرده است که وضعیت مایع خنککننده را به صورت لحظهای پایش میکند تا عملکرد پایدار سرورها تضمین شود.
تحلیلهای صنعتی نشان میدهد که انتظار میرود بازار جهانی خنککاری مراکز داده تا سال ۲۰۲۹ از ۲۰۰ میلیارد دلار فراتر رود و فناوری خنککاری مایع نرخ رشد مرکب سالانه تا ۳۹ درصد را ثبت کند.
راهحلهای تأمین آب برای چرخه مثبت آب
علاوه بر حفظ منابع آب، مراکز داده میتوانند از طریق اقدامات جبران آب، شرایط محلی آب را بهبود بخشند. در حالی که بهینهسازی منابع آب مصرف آب را کاهش میدهد، اقدامات جبران بر بازگرداندن منابع آب با افزایش تأمین و کیفیت آب تمرکز دارد و دسترسی به آب پاک را برای جوامع محلی تضمین میکند. راهبردهای کلیدی شامل تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب، استفاده از آب بازیافتی برای آبیاری و فرآیندهای صنعتی؛ پر کردن مخازن آب زیرزمینی؛ و صرفهجویی در آب از طریق روشهای آبیاری کارآمد است. مراکز دادهای که فناوریهای تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب را به کار میگیرند، میتوانند وابستگی به آب شیرین را تا ۵۰٪ کاهش دهند. به عنوان مثال، آمازون وب سرویسها در حال پیشبرد چندین ابتکار جبران آب، از جمله تعمیر خطوط لوله، جمعآوری آب باران و استفاده از آب بازیافتی برای خنکسازی سرورها است. در جورجیا، ایالات متحده، گوگل نیازهای خنکسازی مرکز داده خود را با بازیافت فاضلاب شهری تأمین میکند و آب تبخیرنشده را قبل از بازگرداندن به آبراههای طبیعی تصفیه میکند.مایکروسافت هدف «مثبت بودن از نظر آب» را برای سال ۲۰۳۰ تعیین کرده است و قصد دارد از طریق رویکردهای متعدد از جمله حفاظت از آب، جبران آب مصرفی بیش از حد، بهبود خدمات تأمین آب و مشارکت در توسعه سیاستها به آن دست یابد. پروژه آبیاری هوشمند آن در حوضه رودخانه ابرو در اسپانیا ۱۱۵,۰۰۰ متر مکعب آب صرفهجویی کرده است که به ۷۴۰ هکتار زمین کشاورزی و بیش از ۷۱۰ خانوار کشاورز سود رسانده است.
اگرچه پیشرفت قابل توجهی در مدیریت آب بازیافتی حاصل شده است، رشد مداوم تقاضا برای خدمات دیجیتال نیازمند چارچوب استراتژیک جاهطلبانهتری است که به طور سیستماتیک اقدامات حفاظت از آب مبتنی بر داده را در طراحی زیرساخت دیجیتال ادغام کند. این نه تنها الزامی برای انطباق با محیط زیست است، بلکه ضرورتی استراتژیک برای ایجاد یک اکوسیستم دیجیتال پایدار است.
