الذكاء الاصطناعي "يبلع" كهرباء الكوكب

في يناير/كانون الثاني المنصرم، أصدرت وكالة الطاقة الدولية (IEA) توقعاتها لاستخدام الطاقة عالميا على مدى السنتين المقبلتين. وللمرة الأولى ضمنتها معلومات عن استهلاك الكهرباء لمراكز البيانات والعملات المشفرة والذكاء الاصطناعي. وقدرت حجم هذا الاستهلاك، مجتمعا، بنحو 2 في المئة من الطلب العالمي على الطاقة في عام 2022، مع احتمال أن يتضاعف الطلب على استهلاك الطاقة الكهربائية في 2026، مما يوازي كمية الكهرباء التي تستهلكها اليابان بأكملها، تقريبا.

ولا تأخذ توقعات الوكالة في الاعتبار التحول الكبير الذي فرضه الذكاء الاصطناعي عام 2023 بعد فترة الانهيارات التي شهدتها أسواق العملات المشفرة مع نهاية عام 2022 والتوجهات السلبية التي رافقتها مع انطلاق عام 2023. بيد أن نوعا آخر من الأخطار نشأ مع تطوير برامج الذكاء الاصطناعي وتطبيقاتها وبناء مراكز البيانات، والحوسبة السحابية، المسؤولة عن تخزين مئات الـ"زيتابايتس" (zettabytes) من المعلومات ونقلها وبثها. فالأرقام والإحصاءات عن حجم استهلاك الذكاء الاصطناعي للطاقة الكهربائية لا تبشر بالخير.

آثار بيئية رهيبة لشركات التكنولوجيا

في توقعات مماثلة، تقدر أبحاث مجموعة "غولدمان ساكس" أن الطلب على الطاقة في مراكز البيانات سينمو بنسبة 160 في المئة في عام 2030، مع ما يعنيه ذلك من مضاعفة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وتفاقم أزمة المناخ، وربما العودة إلى نقطة ما دون الصفر!

في حسابات أخرى، إذا استخدمت أدوات الذكاء الاصطناعي في سنة 2030 بمقدار ما يستخدم "غوغل" للبحث اليوم، فإن ذلك سيرفع نمو الطلب على الطاقة في الولايات المتحدة وحدها إلى 7 في المئة سنويا، مقارنة بـ 0,2 في المئة بين 2010 و2022، وذلك بحسب سيناريو أعدته شركة الاستشارات "بيرنشتاين"، كما ذكرت "ذي إيكونوميست".

وتكاد شركات التكنولوجيا الكبرى، في مقدمها "غوغل" و"مايكروسوفت" و"أمازون" وغيرها، تتفرد باستحداثها لأزمة الطاقة وآثارها البيئية العميقة والسلبية جدا بعد مضاعفة جهودها على مدى العام المنصرم، لكسب السباق المحموم لتطوير أدوات قائمة على الذكاء الاصطناعي، مما يتطلب سعات كبيرة ومتشعبة من مراكز البيانات. فما صدر في تقرير "غوغل" البيئي لعام 2024 على سبيل المثل، ليس بالأخبار الجيدة، حيث أعلنت الشركة ارتفاع انبعاثاتها الكربونية بنسبة نحو 50 في المئة مقارنة بعام 2019، نظرا إلى زيادة استهلاك الطاقة في مراكز بياناتها وسلاسل التوريد، مدفوعة بالتقدم السريع في الذكاء الاصطناعي والطلب عليه. علما أن المراكز التابعة للشركة، بحسب ما تدعي "غوغل"، تتمتع بكفاءة في استخدام الطاقة بمقدار 1,8 مرة، مقارنة بمركز بيانات آخر نموذجي.

"غوغل" بالطبع، ليست وحيدة في سوء بصمتها البيئية، فقد أعلنت شركة "مايكروسوفت" في مايو/أيار الماضي أن انبعاثاتها الكربونية ارتفعت نحو 30 في المئة منذ عام 2020 ويعود ذلك إلى بناء مراكز البيانات وتشغيلها. وهو ما يعني انتكاسة عالمية كبرى في السعي وراء تحقيق هدف الانبعاثات الصفرية في حلول عام 2030.

"التعلم الآلي" يحتاج الى طاقة هائلة

أبرز المجالات التي تشهد الطلب الأسرع نموا على الطاقة هو "التعلم الآلي" أو ما يسمى بالذكاء الاصطناعي التوليدي، الذي يتطلب كما هائلا من الطاقة للتدريب، وكما هائلا آخر من الطاقة لتوليد إجابات البحث بسرعة. على سبيل المقارنة، يستهلك تدريب نموذج لغوي كبير مثل "تشات جي. بي. تي. - 3" لشركة "أوبن إيه. آي."، نحو 1300 ميغاواط من الكهرباء في الساعة الواحدة، وهو الاستهلاك السنوي لنحو 130 منزلا في الولايات المتحدة.

في مقارنة أخرى أكثر تحديدا، تقول "وكالة الطاقة الدولية" (IEA) إن عملية بحث على محرك البحث التقليدي "غوغل" يستغرق في المتوسط 0,3 واط في الساعة من الكهرباء، بينما تستغرق معالجة "تشات جي. بي. تي." لطلب واحد نحو 2,9 واط في الساعة من الكهرباء، أي نحو 10 أضعاف الطاقة الكهربائية التي يحتاجها بحث "غوغل".

وتقول أبحاث أخرى إن التحول من نهج الذكاء الاصطناعي غير التوليدي التقليدي، كمحرك بحث "غوغل"، إلى أسلوب توليدي، يمكن أن يستهلك طاقة بمقدار 30 إلى 40 مرة للمهمة نفسها بالضبط، هذا عدا أنه سيتوجب على "غوغل" استثمار 100 مليار دولار لجعل ذلك ممكنا.

وتضيف الوكالة أنه إذا تم دمج "تشات جي. بي. تي." في 9 مليارات عملية بحث تجري يوميا، فإن الطلب على الكهرباء سيزيد بمقدار 10 تيراواط في الساعة سنويا، وهي الكمية التي يستهلكها نحو 1,5 مليون من سكان الاتحاد الأوروبي.

منذ عام 2020، يبدو أن مكاسب نمو مراكز البيانات على نحو أكثر كفاءة في كيفية استهلاكها للطاقة قد تقلصت، ليترفع تاليا حجم الطاقة التي تستهلكها هذه المراكز. لا شك أن بعض ابتكارات الذكاء الاصطناعي ستنجح في تعزيز سرعة الحوسبة بما يفوق سرعة الزيادة في انتاج الكهرباء واستهلاكها، إلا أن الاستخدام المتزايد  للذكاء الاصطناعي، سيؤدي ضمنا إلى زيادة استهلاك التكنولوجيا للطاقة بنسب عالية جدا.

توفير الطاقة بين الاستثمار والتكاليف

على الرغم من سهولة بنائها وسرعته، تفرض القدرة التشغيلية لمراكز البيانات، حاجات كبيرة مستجدة للطاقة في مواقع إقامتها، ويقدر عدد مراكز البيانات في العالم بنحو 11 ألف مركز، فيما المزيد لا يزال قيد الإنشاء. ستحتاج المرافق الأميركية إلى استثمار نحو 50 مليار دولار في رفع قدرة توليد الطاقة فقط لدعم مراكز البيانات. وتعد ولاية فرجينيا الشمالية الموقع الأبرز لمراكز البيانات في العالم، إذ تضم الولاية مساحة تقدر بـ 51 مليون قدم مربعة مخصصة لمراكز البيانات التي تستهلك ما يعادل استهلاك 800 ألف منزل من الكهرباء، وهو ما يشكل ضغطا كبيرا على توزيع الكهرباء ويهدد سلامة البنية التحتية للطاقة.

وليست أوروبا، التي تحتضن نحو 15 في المئة من مراكز البيانات العالمية، في حال أفضل. إذ تشير تقديرات نمو الطلب على الطاقة فيها بين عامي 2023 و2033، نتيجة التوسع في مراكز البيانات وارتفاع استهلاك الكهرباء، بنسبة 40 إلى 50 في المئة. وفي حلول عام 2030، قد توازي احتياجات الطاقة لمراكز البيانات هذه، الاستهلاك الإجمالي للبرتغال واليونان وهولندا مجتمعة.

والأزمة إلى استفحال، فوفقا لتقديرات مجموعة الأبحاث، "ديجيتال إنفرا" (Dgtl Infra)، سيتجاوز الإنفاق الرأسمالي لمراكز البيانات العالمية بشكل عام 225 مليار دولار في عام 2024، فيما أعلن الرئيس التنفيذي لشركة "إنفيديا"، جنسن هوانغ، أنه سيتوجب بناء مراكز بيانات بقيمة تريليون دولار في السنوات القليلة المقبلة لدعم الذكاء الاصطناعي التوليدي. 

بيد أن أوروبا التي تمتلك أقدم شبكة كهرباء في العالم، ستحتاج لإمداد مراكز البيانات الجديدة بالطاقة إلى مزيد من الاستثمارات ورؤوس أموال تصل إلى نحو 861 مليار دولار، في النقل والتوزيع على مدى العقد المقبل، فضلا عن نحو 850 مليار يورو استثمارات في الطاقات المتجددة، الشمسية والرياح، وفقا لمجموعة "غولدمان ساكس".

المياه، تحد بيئي آخر

وليس ذلك نهاية المطاف، إذ يعتقد محللو "غولدمان ساكس" أنه في موازاة ارتفاع الطلب على الطاقة لدعم مراكز البيانات القائمة على الذكاء الاصطناعي وحدها، سيواجه العالم ارتفاعا كبيرا في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي كانت أبرز محاور نشاط وحملات الدول على مدار السنين المنصرمة أملا في خفضها والحد منها لمكافحة الاحتباس الحراري ومعضلة تغير المناخ. وقد يكبد ارتفاع انبعاثات الغازات الدفيئة من هذه المراكز الدول الحاضنة لها "تكلفة اجتماعية" تتراوح من 125 إلى 140 مليار دولار.

عقبات إضافية تواجه مراكز البيانات، وتشكل تحديا بيئيا خطيرا خصوصا في المناطق المتضررة من الجفاف، وهي حاجة مراكز البيانات الضخمة إلى كميات كبيرة من المياه لانتظام عملها. فكفاءة المراكز تعني مزيدا من ارتفاع حرارتها وحاجة أكبر إلى موارد إضافية من الطاقة والمياه لأنظمة التبريد.

هذا عدا أن تبريد الأجهزة الإلكترونية الدقيقة في المناطق الداخلية النظيفة لمراكز البيانات، يتطلب أن تكون المياه عذبة خالية من البكتيريا والشوائب. بمعنى آخر، تتنافس تلك المراكز على مصادر المياه نفسها التي يشربها الناس ويطهون ويغتسلون بها.

ويقدر استهلاك شركتي "غوغل" و"مايكروسوفت" وحدهما بـ 32 مليار ليتر من المياه في عام 2022 في مراكزهما الخاصة للبيانات. وفي تقريرها البيئي لعام 2024 ، تقر "غوغل" أن استهلاك المياه في مراكز بياناتها ارتفع 17 في المئة في عام 2023.

الطاقات المتجددة البديلة لا تكفي

من التحديات الكبرى التي تواجهها شركات التكنولوجيا، حاجتها الكبيرة وغير المحدودة لثبات الطاقة وديمومتها، أي لا يمكن الاعتماد على مصادر تتأثر بعوامل الطقس في الدرجة الأولى لإنتاج الكهرباء، كالطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. لذا هي ستحتاج إلى مصادر الطاقة المولدة بالغاز الطبيعي أو النفط أو الفحم الحجري، حيث أن استخراجها واستخدامها أسهل وأكثر جدوى لاستثمار المليارات ولاستمراريتها، وهذا ما لا توفره الطاقات المتجددة، كما أن الأخيرة قد تستغرق سنوات لتحصل على الموافقات التنظيمية ولربطها بالشبكة.

والطاقات المتجددة، إلى جانب توفر إمكانات الطاقة النووية، تحتاج إلى بناء مرافق خاصة أو مزارع للألواح الشمسية أو توربينات الرياح، وما يعنيه ذلك من تكلفة كبيرة جدا، في مقابل إنتاج متغير لا يعتمد عليه لتأمين تشغيل مراكز البيانات دون توقف أو تعطيل.

لا يمكن الاستغناء عن النفط والغاز

الأمر ليس بتلك السهولة حتى بالنسبة إلى الغاز، نظرا إلى ارتفاع الطلب على الغاز الطبيعي مع الاستهلاك المتزايد لمراكز البيانات، إذ يتوقع أن يزيد الطلب في الولايات المتحدة نحو 10 مليارات قدم مكعبة يوميا في حلول عام 2030 ، وفقا لمصرف "ويلز فارغو"، أي ما يمثل زيادة بنسبة 28 في المئة عن 35 مليار قدم مكعبة يوميا يتم استهلاكها حاليا لتوليد الكهرباء في الولايات المتحدة، وهو ما سيتطلب بناء سعة خطوط أنابيب غاز جديدة.

ومن المتوقع أن يغذي الغاز الطبيعي 60 في المئة من نمو الطلب على الطاقة من الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات في الولايات المتحدة، في حين ستوفر مصادر الطاقة المتجددة الـ 40 في المئة المتبقية، وفقا لتقرير "غولدمان ساكس" الذي نشر في أبريل/نيسان المنصرم.

أمن الطاقة العالمي في الميزان

وذكرت صحيفة "فايننشال تايمز" أن المنتجين يرون أن ثورة الذكاء الاصطناعي "ستبشر بعصر ذهبي للغاز الطبيعي"، ذلك لأن "الغاز هو وسيلة توليد الطاقة الوحيدة الفاعلة من حيث التكلفة القادرة على توفير الطاقة على مدار الساعة، طوال أيام الأسبوع. وهو الطاقة الموثوق بها التي تحتاجها شركات التكنولوجيا الكبرى لتشغيل طفرة الذكاء الاصطناعي".

من المهم هنا التذكير بإجماع المشاركين في مؤتمر الطاقة في هيوستن في مارس/آذار المنصرم، على ضرورة التخلي عن خيار الاستغناء التدريجي عن النفط والغاز. وكان ذلك الاعتراف لافتا بإقراره بعدم قدرة مصادر الطاقة المتجددة على أن تحل مكان الطلب على النفط والغاز في وقت قريب، مما يجعل هدف الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري في حلول عام 2030، بعيد المنال. هذه الخلاصة الرئيسة، تعززها حاجة الذكاء الاصطناعي على مستوى العالم إلى كم هائل إضافي من الكهرباء، مع ضمان أمن الطاقة واستقرارها، خصوصا مع الأخذ في الاعتبار النمو السكاني، وتوقع تضاعف حجم الاقتصاد العالمي في حلول عام 2045، وارتفاع الطلب على الطاقة نحو 23 في المئة، والحاجة الى نحو 120 مليون برميل يوميا.

هذا عدا عجز كثير من الدول عن تخصيص استثمارات وازنة لتجهيز البنى التحتية اللازمة للطاقة المتجددة. في هذا الإطار، يتخطى إنفاق أوروبا وأميركا التريليون دولار لبناء بنية تحتية تمكن من الاستخدام الأمثل لوقود الهيدروجين فقط.

في الخلاصة، لا ريب أن تطور الذكاء الاصطناعي لا ينحصر في الجانب التكنولوجي وإنتاج الرقائق وأشباه الموصلات فحسب، بل يحتاج مطوروه إلى التركيز على ما هو أبعد من القفزات والإبداعات التقنية، والنظر إلى التداعيات الجدية لمصادر الطاقة لتشغيل هذا الذكاء واستخداماته، والبصمة البيئية التي يخلفها، والتي غالبا ما يتم التغاضي عنها.

وبينما نقف عند مفترق طرق يتقاطع فيه الإبداع التكنولوجي والمسؤولية البيئية، فإن مستقبل الكوكب يتطلب رؤية أوضح لمستقبل الاستثمارات في التكنولوجيا وعائداتها على المدى القصير والمتوسط كما ضرورة احتضان الاستدامة ودمجها في صلب تطوير الذكاء الاصطناعي.