آیا رونق هوش مصنوعی یک بحران جهانی انرژی به راه خواهد انداخت؟

تشنگی هوش مصنوعی برای انرژی در حال تبدیل شدن به یک چالش هیولایی است. و این فقط درباره قبض‌های برق نیست. پیامدهای زیست‌محیطی آن جدی است؛ از مصرف منابع ارزشمند آبی گرفته، تا ایجاد کوه‌هایی از زباله‌های الکترونیکی، و بله، افزودن به آن گازهای گلخانه‌ای که همه ما سعی در کاهششان داریم.

هرچه مدل‌های هوش مصنوعی پیچیده‌تر می‌شوند و در بخش‌های بیشتری از زندگی ما نفوذ می‌کنند، یک علامت سؤال بزرگ در هوا معلق است: آیا می‌توانیم این انقلاب را تأمین انرژی کنیم بدون اینکه بهای آن، زمین باشد؟

اعداد دروغ نمی‌گویند: تقاضای انرژی هوش مصنوعی به‌سرعت در حال افزایش است
قدرت پردازشی محضی که برای پیشرفته‌ترین هوش مصنوعی‌ها لازم است، در مسیری صعودی باورنکردنی قرار دارد – برخی می‌گویند این میزان تقریباً هر چند ماه یک‌بار دو برابر می‌شود. این یک شیب ملایم نیست؛ بلکه یک صعود عمودی است که حتی خوش‌بینانه‌ترین برنامه‌های انرژی ما را پشت سر می‌گذارد.

برای درک مقیاس موضوع، نیازهای انرژی آینده‌ی هوش مصنوعی ممکن است به‌زودی به‌اندازه‌ی کل برق مصرفی کشورهایی مثل ژاپن یا هلند، یا حتی ایالت‌های بزرگی مثل کالیفرنیا برسد. وقتی با چنین آمارهایی روبرو می‌شوید، متوجه می‌شوید چه فشاری ممکن است هوش مصنوعی به شبکه‌های برق وارد کند – شبکه‌هایی که همه‌ی ما به آن‌ها وابسته‌ایم.

در سال ۲۰۲۴، شاهد جهشی بی‌سابقه به میزان ۴.۳٪ در تقاضای برق جهانی بودیم، و گسترش هوش مصنوعی یکی از دلایل اصلی آن بود، در کنار رونق خودروهای برقی و فعالیت بیشتر کارخانه‌ها.

اگر به سال ۲۰۲۲ بازگردیم، مراکز داده، هوش مصنوعی، و حتی استخراج رمزارزها نزدیک به ۲٪ از کل برق مصرفی جهان را به خود اختصاص داده بودند – چیزی حدود ۴۶۰ تراوات‌ساعت (TWh).

در سال ۲۰۲۴، مراکز داده به‌تنهایی حدود ۴۱۵ TWh برق مصرف می‌کنند، که معادل حدود ۱.۵٪ از کل مصرف جهانی است، و سالانه با نرخ ۱۲٪ در حال افزایش است. سهم مستقیم هوش مصنوعی از این مقدار هنوز نسبتاً کوچک است – حدود ۲۰ TWh، یا ۰.۰۲٪ از مصرف انرژی جهان – اما کمربندتان را سفت ببندید، چون این عدد قرار است به‌طرز چشم‌گیری افزایش پیدا کند.

پیش‌بینی‌ها؟ خب، واقعاً چشمگیرند. تا پایان سال ۲۰۲۵، مراکز داده‌ی هوش مصنوعی در سراسر جهان ممکن است به ۱۰ گیگاوات (GW) توان اضافی نیاز داشته باشند. این بیشتر از کل ظرفیت برق ایالتی مثل یوتا است.

تا سال ۲۰۲۶، مصرف برق جهانی مراکز داده ممکن است به ۱۰۰۰ TWh برسد – چیزی معادل مصرف کنونی برق در ژاپن. و تا سال ۲۰۲۷، پیش‌بینی می‌شود گرسنگی انرژی مراکز داده‌ی هوش مصنوعی به ۶۸ گیگاوات برسد، که تقریباً معادل کل ظرفیت برق ایالت کالیفرنیا در سال ۲۰۲۲ است.

تا اواخر این دهه، ارقام حتی شگفت‌انگیزتر می‌شوند. پیش‌بینی شده که مصرف برق مراکز داده‌ی جهانی تا سال ۲۰۳۰ دو برابر شده و به حدود ۹۴۵ TWh برسد، که نزدیک به ۳٪ از کل برق مصرفی سیاره است.

اوپک معتقد است که مصرف برق مراکز داده تا آن زمان می‌تواند سه برابر شده و به ۱۵۰۰ TWh برسد. و گلدمن ساکس؟ آن‌ها می‌گویند تقاضای برق جهانی از سوی مراکز داده ممکن است تا ۱۶۵٪ نسبت به سال ۲۰۲۳ افزایش یابد، در حالی که تقاضا از مراکزی که مخصوص هوش مصنوعی طراحی شده‌اند بیش از چهار برابر شود.

حتی پیشنهاداتی مطرح است که می‌گویند ممکن است مراکز داده تا سال ۲۰۳۰ مسئول تا ۲۱٪ از کل تقاضای انرژی جهان باشند، اگر انرژی مورد نیاز برای ارائه خدمات هوش مصنوعی به کاربران را نیز در نظر بگیریم.

وقتی درباره مصرف انرژی هوش مصنوعی صحبت می‌کنیم، این مصرف عمدتاً به دو بخش بزرگ تقسیم می‌شود: آموزش هوش مصنوعی و استفاده از آن.

آموزش مدل‌های عظیم، مثل GPT-4، مقدار فوق‌العاده‌ای انرژی نیاز دارد. فقط برای آموزش GPT-3، تخمین زده شده که ۱۲۸۷ مگاوات‌ساعت (MWh) برق مصرف شده، و گفته می‌شود GPT-4 حدود ۵۰ برابر بیشتر از آن انرژی مصرف کرده است.

در حالی که آموزش انرژی‌بر است، استفاده روزمره از این مدل‌های آموزش‌دیده می‌تواند بیش از ۸۰٪ از کل انرژی مصرفی هوش مصنوعی را تشکیل دهد. گزارش شده که پرسیدن یک سؤال از ChatGPT حدود ۱۰ برابر بیشتر از یک جستجوی گوگل انرژی مصرف می‌کند (حدود ۲.۹ وات‌ساعت در مقابل ۰.۳ وات‌ساعت).

با هجوم همگان به سمت استفاده از هوش مصنوعی تولیدی (generative AI)، رقابت برای ساخت مراکز داده‌ی قدرتمندتر – و در نتیجه پرمصرف‌تر – به‌شدت در جریان است.

آیا می‌تونیم انرژی مورد نیاز هوش مصنوعی – و خودمون – رو تأمین کنیم؟
این دقیقاً همون سوال میلیون دلاریه، نه؟ آیا سیستم‌های انرژی کره زمین می‌تونن از پس این تقاضای جدید بر بیان؟ ما همین حالا هم داریم بین سوخت‌های فسیلی، انرژی هسته‌ای و منابع تجدیدپذیر تعادل برقرار می‌کنیم. اگه بخوایم با اشتهای فزاینده‌ی هوش مصنوعی کنار بیایم، باید تولید انرژی‌مون رو سریع‌تر، بیشتر و متنوع‌تر کنیم – و اون هم هرچه سریع‌تر.

طبیعتاً انرژی‌های تجدیدپذیر – مثل خورشیدی، بادی، آبی و زمین‌گرمایی – بخش بزرگی از این معما هستن. مثلاً در آمریکا، قراره سهم منابع تجدیدپذیر از تولید برق از ۲۳٪ در سال ۲۰۲۴ برسه به ۲۷٪ تا سال ۲۰۲۶.

غول‌های فناوری هم وعده‌های بزرگی دادن؛ مایکروسافت مثلاً برنامه داره بین سال‌های ۲۰۲۶ تا ۲۰۳۰ چیزی حدود ۱۰.۵ گیگاوات انرژی تجدیدپذیر فقط برای دیتاسنترهاش خریداری کنه. خود هوش مصنوعی هم می‌تونه کمک کنه انرژی تجدیدپذیر رو بهتر و کارآمدتر استفاده کنیم – مثلاً با هوشمند کردن ذخیره‌سازی انرژی یا مدیریت بهتر شبکه‌های برق، تا ۶۰٪ کاهش مصرف در برخی حوزه‌ها امکان‌پذیره.

اما بذار واقع‌بین بمونیم. انرژی‌های تجدیدپذیر هم دردسرهای خودشون رو دارن. خورشید همیشه نمی‌تابه، باد همیشه نمی‌وزه – و این یه مشکل جدیه برای دیتاسنترهایی که باید ۲۴ ساعت شبانه‌روز، ۷ روز هفته برق داشته باشن. باتری‌هایی که الان داریم برای برطرف کردن این نوسانات، گرون هستن و فضای زیادی می‌گیرن. از طرفی، وصل کردن پروژه‌های بزرگ انرژی تجدیدپذیر به شبکه‌های برق فعلی، خودش یه کار کند و پیچیده‌ست.

اینجاست که انرژی هسته‌ای برای بعضیا داره جذاب‌تر می‌شه – به عنوان یه منبع پایدار، کم‌کربن و مناسب برای نیاز عظیم برق هوش مصنوعی. برق هسته‌ای دقیقاً همون برق پایدار و همیشگی‌ای رو تأمین می‌کنه که دیتاسنترها عاشقشن. دور و بر رآکتورهای کوچک‌مقیاس (SMR) هم خیلی صحبت می‌شه؛ چون هم منعطف‌ترن، هم ویژگی‌های ایمنی بهتری دارن. و این فقط حرف نیست؛ شرکت‌هایی مثل مایکروسافت، آمازون و گوگل واقعاً دارن به انرژی هسته‌ای فکر جدی می‌کنن.

«مت گارمن» که مسئول بخش ابری آمازون (AWS) هست، اخیراً به بی‌بی‌سی گفت انرژی هسته‌ای برای دیتاسنترها یه “راه‌حل عالی” محسوب می‌شه. اون گفت این انرژی، «منبع بسیار خوبیه برای برق بدون کربن و ۲۴ ساعته». اون همچنین تأکید کرد که برنامه‌ریزی برای تأمین برق آینده بخش مهمی از کارهای AWS هست.

گارمن گفت:
«این یه چیزیه که ما برای سال‌ها جلوتر براش برنامه‌ریزی می‌کنیم. ما از قبل سرمایه‌گذاری می‌کنیم. من فکر می‌کنم جهان باید فناوری‌های جدیدی بسازه. باور دارم که انرژی هسته‌ای بخش بزرگی از اون خواهد بود – به‌خصوص وقتی به ۱۰ سال آینده نگاه کنیم.»

البته انرژی هسته‌ای هم عصای جادویی نیست. ساختن رآکتورهای جدید خیلی وقت می‌بره، هزینه‌ی زیادی داره و نیاز به عبور از کلی قوانین سخت و طاقت‌فرسا داره. و واقع‌بین باشیم – افکار عمومی درباره انرژی هسته‌ای هنوز یه‌کم لرزانه، معمولاً به‌خاطر حوادث گذشته، حتی با اینکه رآکتورهای مدرن خیلی امن‌تر شدن.

از طرفی، سرعت رشد هوش مصنوعی اون‌قدر زیاده که با زمان لازم برای ساخت یه نیروگاه هسته‌ای همخوانی نداره. نتیجه این می‌تونه این باشه که در کوتاه‌مدت دوباره بیشتر به سمت سوخت‌های فسیلی برگردیم – که خب این برای اهداف سبز ما خبر خوبی نیست. به‌علاوه، این ایده که دیتاسنترها کنار نیروگاه‌های هسته‌ای ساخته بشن، بعضی‌ها رو نگران کرده که نکنه این کار باعث گرون‌تر شدن برق یا افت پایداری سیستم برای بقیه مصرف‌کننده‌ها بشه.