«Защитите нашу воду», «Вода для людей, а не для ИИ», «Не трогайте нашу воду» — такие надписи красуются на плакатах протестующих от Техаса до Нью-Мексико и Аризоны. Возмущенные водопотреблением, энергозатратами и загрязнением, местные жители всё активнее протестуют против стремительного расширения дата-центров в США, поскольку технологические компании наращивают мощности для ИИ.
Многие дата-центры хотя бы частично используют воду для поглощения тепла от воздуха или поверхностей, а затем охлаждения за счет испарения — подобно тому, как потоотделение охвляет наше тело. Процессоры внутри дата-центров могут нагреваться до 80°C по тем же причинам, по которым перегруженный ноутбук становится горячим.
Однако, хотя дата-центры потребляют значительное количество энергии, с водопотреблением всё сложнее. Циркулирующие в сети заявления вносят мало ясности: от статей о том, что чат-боты расходуют 500 мл воды на один запрос, до комментариев, полностью отрицающих проблему водопотребления ИИ. При этом данные о потреблении от самих крупных технологических компаний часто неполны и противоречивы.
Эксперты подчеркивают, что в целом водопотребление дата-центров меркнет по сравнению с такими отраслями, как сельское хозяйство и некоторые виды производства. Исследователи подсчитали, что в 2023 году системы охлаждения дата-центров потребили 66 миллиардов литров воды, что составляет менее 1% от общего потребления в стране.
Однако эта цифра может значительно вырасти с быстрым строительством ИИ-дата-центров. Для регионов, богатых водой, это может не стать большой проблемой, но в засушливых местах, таких как Нью-Мексико и Аризона, это способно существенно усилить нагрузку на местные водные ресурсы.
К счастью, инженеры говорят, что существует множество способов — и они уже применяются — для снижения нагрузки на местные водные ресурсы. «Есть много хороших идей», — говорит эксперт по энергетическим системам Фэнцзи Ю из Корнелльского университета. С учетом усилий по восполнению и восстановлению природных водных ресурсов, «есть большая вероятность, что в конечном итоге охлаждение на месте может стать углеродно-нейтральным по воде».
,
Больше возобновляемой энергии и правильный выбор местоположения
Последние достижения в области ИИ уже снизили потребность в воде для многих дата-центров. Инженер-электрик и компьютерщик Шаолэй Жэнь из Калифорнийского университета в Риверсайде утверждает, что его оценка, основанная на GPT-4 (более ранней версии модели, лежащей в основе ChatGPT) и сделанная еще в 2024 году — о том, что составление короткого электронного письма потребляет 500 миллилитров воды — уже устарела, поскольку модели ИИ стали более эффективными. (Это исследование и породило утверждение о полулитре на запрос.) В 2025 году Google оценил, что на обработку запроса средней длины его чат-ботом Gemini тратится пять капель воды.
Но даже крошечные объемы в сумме дают огромные цифры из-за роста использования ИИ. Группа Ю недавно спрогнозировала, что к 2030 году дата-центры США могут потреблять от 731 миллиарда до 1 125 миллиардов литров в год — последнее значение примерно эквивалентно годовому запасу питьевой воды Нью-Йорка.
Более того, эти цифры учитывают не только охлаждение, но и больший объем воды, используемой для выработки электроэнергии, питающей дата-центры. Значительная ее часть получается при сжигании угля или газа, где вода используется для охлаждения пара обратно в жидкость после того, как он привел в движение турбины электрогенераторов. Иными словами, водопотребление ИИ можно значительно сократить за счет перехода на солнечную и ветровую энергию, которые требуют мало воды или не требуют ее вовсе, отмечает Ю.
Ю добавляет, что компаниям следует размещать дата-центры в регионах, менее подверженных засухе и располагающих обильными возобновляемыми источниками энергии, например, в Монтане, Небраске, некоторых частях Техаса и Южной Дакоте, вместо строительства новых дата-центров в регионах с дефицитом воды, таких как Аризона, Нью-Мексико и Южная Калифорния. По его словам, стратегическое размещение в сочетании с другими мерами может сократить будущий водный след ИИ на 86%.
Новые технологии охлаждения
Достижения в технологиях охлаждения также помогают. Новейшие дата-центры, специализирующиеся на ИИ, уже более водно-эффективны, чем их предшественники.
,
Дата-центры доэпохи ИИ используют вентиляторы для отвода тепла от стоек с процессорами, а затем системы охлаждения, пропускающие холодную воду через здание, чтобы снова охладить теплый воздух. Нагретая вода затем поступает в градирню, которая отводит тепло, но при этом часть воды теряется в атмосфере. Такое испарительное охлаждение потребляет много воды, говорит Эрик Масане из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, изучающий устойчивость дата-центров.
Однако энергоемкие процессоры внутри ИИ-дата-центров выделяют так много тепла, что его трудно отвести только воздухом. Именно поэтому многие технологические компании, включая Amazon, Microsoft и Google, используют более эффективный метод — жидкостное охлаждение.
При этом методе система труб, заполненных водой, иногда с добавлением регулирующих температуру химикатов, прокладывается поверх оборудования, охлаждая непосредственно процессоры, а не весь дата-центр. И поскольку это замкнутая система, потери воды нет: нагретую жидкость можно охладить, выставив трубы на наружный воздух, если условия достаточно прохладны, или с помощью системы, похожей на кондиционер, которая потребляет энергию.
Но в сильную жару или влажность центрам приходится подключать дополнительные, более эффективные методы с использованием воды; один из них — распыление воды на воздух вокруг труб. Инженер-механик Вайбхав Бахадур из Техасского университета в Остине отмечает, что большинство ИИ-дата-центров в Техасе используют такое водяное охлаждение только в самые жаркие летние периоды.
Тем не менее, он и его коллеги недавно подсчитали, что растущее число дата-центров в штате, которые в настоящее время потребляют менее процента от его водных ресурсов, — к 2040 году может использовать от 3 до 9 процентов этой воды. Однако он ожидает, что эта цифра значительно снизится. «Дата-центры становятся гораздо более эффективными в использовании воды», — говорит он.
Действительно, последние технологические разработки позволяют легче избегать водяного охлаждения даже в жарком климате, говорит Джош Паркер, руководитель отдела устойчивого развития NVIDIA, компании, проектирующей многие процессоры, которыми оснащаются специализированные ИИ-дата-центры. Их последнее поколение процессоров работает при таких высоких температурах, что их можно охлаждать водой температурой около 45°C, что, по словам Паркера, значительно теплее, чем при традиционных подходах. Это снижает необходимость в водяном охлаждении. Если местные температуры не превышают 45°C — порог, который обычно преодолевается только во время сильных волн жары, — «обычно мы можем обойтись большими эффективными вентиляторами, охлаждающими инфраструктуру, и окружающего воздуха достаточно, чтобы отвести тепло», — говорит Паркер.
,
Жэнь предупреждает, что некоторые компании могут не захотеть эксплуатировать свои процессоры при столь высокой температуре, поскольку это может повлиять на вычислительную производительность, а некоторые также размещают в том же помещении серверы, не связанные с ИИ, которые не выдерживают такого нагрева. Однако разрабатываются и другие технологии охлаждения.
Некоторые из них основаны на сложных системах труб, которые еще эффективнее отводят тепло от процессоров. Ряд американских компаний изучают иммерсионное охлаждение, при котором оборудование дата-центра помещается в резервуар с охлаждающей жидкостью. В Китае некоторые компании пошли по схожему пути, устанавливая дата-центры в океане, хотя это затрудняет доступ к ним при необходимости замены или модернизации оборудования, отмечает Бахадур.
Достижения в технологиях охлаждения будут необходимы технологическим компаниям для достижения целей устойчивого развития, которые они поставили перед собой. Согласно заявлению Amazon, ее подразделение Web Services «поставило цель к 2030 году стать водо-позитивным — возвращать в сообщества больше воды, чем потребляют наши прямые операции — и по состоянию на 2024 год мы прошли более половины пути».
Представитель OpenAI указывает на веб-страницу, где изложены планы компании по минимизации водопотребления, в то время как Google стремится восполнить 120% пресной воды, потребляемой ее дата-центрами, к 2030 году за счет различных проектов по управлению водными ресурсами.
Некоторые компании, такие как Google, также находят разумные способы использования отработанного тепла дата-центров для решения других задач устойчивого развития, например, для снижения зависимости отопления зданий от ископаемого топлива. По всей Европе некоторые дата-центры направляют тепло от контуров охлаждения в системы централизованного теплоснабжения, используемые для обогрева зданий.
Будущее водопотребления ИИ зависит от решений, которые технологические компании, инженеры и политики примут в ближайшие годы, говорит Масане: где будут размещены дата-центры, какова местная энергетическая инфраструктура и климат, и как они будут спроектированы. «Если вы выберете один набор решений, ваш показатель зашкалит, — говорит он. — Если выберете другой набор решений, он будет намного ниже».
Эта история первоначально появилась в Knowable Magazine.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Katarina Zimmer, Knowable Magazine
