בין ההשפעות על הסביבה שמייצרת ה-AI: בזבוז מים עצום

דו"ח חדש שפורסם אתמול (ב') בכתב העת המדעי היוקרתי Nature Sustainability הציג אזהרה חריפה לגבי ההתרחבות המהירה של תשתיות הבינה המלאכותית בארצות הברית.

כתב העת שפרסם את הדו"ח מספק למעשה במה אקדמית המתמקדת במחקרים אשר קשורים לקיימות, והמחקר, שכותרתו "ההשפעה הסביבתית ומסלולי נטו-אפס (Net Zero) לשרתי בינה מלאכותית בני-קיימא בארה"ב" עוסק בדיוק בכך. הדו"ח חושף כי הנתיב שבו פועלת תעשיית ה-AI נמצא הרחק מהדרך הדרושה לשם להשגת יעדי נטו-אפס פליטות עד לשנת 2030. 

הצוות שערך את הניתוח הורכב מקבוצת חוקרים בינלאומית רב-מוסדית. את הפרויקט הוביל פרופ' פנגצ'י יו,  שהוא פרופסור להנדסת מערכות אנרגיה באוניברסיטת קורנל, ואילו המחבר הראשון של המאמר הוא טיאנקי שיאו, סטודנט לדוקטורט אף הוא מ-קורנל, מהקולג' להנדסה (College of Engineering). בין שאר החוקרים שתרמו למחקר היו גם עמיתים מהמכון המלכותי לטכנולוגיה KTH בשוודיה, מאוניברסיטת אוקספורד, מאוניברסיטת קונקורדיה שבקנדה וכן ממוסדות אקדמיים באיטליה.

כמו הוספת 5-10 מיליון מכוניות לכבישי ארה"ב בכל שנה

יצוין כי חברות טכנולוגיה גדולות הפעילות בתחום ה-AI, בהן כמובן גוגל, אפל, מיקרוסופט ומטא, הציבו לעצמן מטרות להגיע לאפס פליטות פחמן רעילות – המזיקות לסביבה במיוחד ונחשבות כמלבות את משבר האקלים – עד לשנת 2030. עם זאת התחזית החדשה שבחנה את צריכת האנרגיה והמים הנדרשת להפעלת דאטה סנטרים ענקיים (דאטה סנטרי AI) מצביעה על כך שענקיות הטק ככל הנראה לא יעמדו ביעדים אלה.

המחקר התבסס על מודל שבחן את כמות האנרגיה, המים והפחמן שבה צפויים להשתמש שרתי AI מובילים בארצות הברית עד 2030, תוך התחשבות בתרחישי צמיחה שונים ובמיקומי מרכזי נתונים אפשריים במדינות שונות.

היעד הוא להגיע לאפס פליטות פחמן רעילות – המזיקות לסביבה במיוחד ונחשבות כמעודדות את משבר האקלים – עד 2030. צילום: אילוסטרציה Shutterstock

הממצאים הצביעו על סיכונים סביבתיים משמעותיים: הקמת שרתי AI בארה"ב תדרוש בין 731 מיליון ל-1.125 מיליארד מטרים מעוקבים של מים מדי שנה עד 2030 – וזאת בנוסף לשימוש הממוצע במים עד כה. בנוסף, פליטות הפחמן השנתיות עלולות לגדול משמעותית. לפי הטענות בדו"ח, פליטות גזי החממה השנתיות הנגרמות מתשתיות הבינה המלאכותית בארצות הברית יגיעו עד 2030 לטווח שבין 24 ל-44 מיליון טונות מטריות. מדידה זו מתבצעת במונחי "שווי ערך לפחמן דו-חמצני" (Mt CO2-equivalent) – יחידה המייצגת את ההשפעה המחממת הכוללת של גזי החממה הנפלטים. לשם המחשה, כמות הזיהום הזו שוות ערך להוספת 5-10 מיליון מכוניות לכבישי ארצות הברית בכל שנה.

מוביל הפרויקט, פרופ' יו, ציין כי "הצמיחה המהירה של מחשוב AI בעצם מעצבת מחדש כל דבר". הוא הוסיף כי "הבחירות שאנו נבצע בעשור הנוכחי בתשתיות ה-AI יקבעו אם הבינה המלאכותית תאיץ את הקידמה האקלימית או תהפוך לנטל סביבתי חדש".

מה יכול לשנות את מסלול ההתרסקות?

עם זאת החוקרים הציגו מפת דרכים המשלבת שלושה גורמים מרכזיים שלהם יש סיכוי להפחית את ההשפעה הסביבתית הקשה הזו.

לדברי פרופ' יו, אין מדובר בפתרון "קסם" בודד. רק שילוב של מיקום חכם, האצת דה-קרבוניזציה של הרשת ויעילות תפעולית יובילו, לדבריו, להפחתה משמעותית בנזק הסביבתי שתשתיות ה-AI עתידות להסב. לדבריו, גישה משולבת זו יכולה לצמצם את הפליטות של התעשייה ב-73% ואת טביעת הרגל המימית שלה ב-86% ביחס לתרחיש הגרוע ביותר. 

הגורם המשפיע ביותר על ההפחתה הסביבתית הוא מיקום מרכזי הנתונים, כך לפי פרופ' יו, שאף הדגיש כי הגורם "מספר אחת הוא מיקום, מיקום ושוב מיקום".

החוקרים זיהו את מדינות המערב התיכון (Midwestern States) של ארה"ב, המכונות גם "חגורת הרוח" (Windbelt), כמיקומים האופטימליים ביותר להקמת שרתי AI. מדינות אלה, הכוללות את טקסס, מונטנה, נברסקה ודקוטה הדרומית, מציעות את השילוב הטוב ביותר של שתי תכונות קריטיות: זמינות מים נמוכה יחסית (פחות עומס על משאבי המים המקומיים) ופוטנציאל גבוה לאנרגיה מתחדשת (כמו רוח ושמש). לעומת זאת, מדינות במערב ארה"ב, בהן נכללות למשל קליפורניה, נבדה ואריזונה, מתמודדות עם מחסור חמור במים ולפיכך אינן מתאימות להקמה מסיבית של תשתיות AI. עם זאת, במחקר צוין כי הרחבת הדאטה סנטרים האמורים לאזורים המיטביים הללו עתידה להיתקל בקשיים לוגיסטיים משמעותיים: לדוגמה, טקסס דורשת השקעה אדירה בתשתיות העברת חשמל, בעוד שמונטנה, נברסקה ודקוטה הדרומית ידרשו שדרוגים מסיביים של תשתיות אינטרנט רחבות פס, כדי לתמוך בשירותי AI.

בנוסף, המחקר מדגיש את החשיבות של שיפור היעילות התפעולית. מאמצי היעילות בענף יכולים להפחית את טביעת הרגל המימית הכוללת בכ-32% ואת פליטות הפחמן בכ-11%. זאת על ידי אימוץ שיטות כמו קירור נוזלי מתקדם (ALC) ואופטימיזציה של ניצול השרתים (SUO).

החוקרים סבורים כי ללא התערבות נוספת, משמע המשך ריצה במסלול הקיים, חברות ה-AI ייאלצו להגביר את התלות שלהן במנגנוני קיזוז פחמן ושחזור מים. אך יעילותם של מנגנונים אלה שנויה במחלוקת ודורשת רמה חסרת תקדים של הסתמכות – משמע שחברות ה-AI יאלצו להשתמש במידה יוצאת דופן ובלתי מוכרת של מנגנוני קיזוז חיצוניים, כדי להצליח לעמוד ביעדי "נטו-אפס" שהציבו לעצמן, ובמועדם.

במקרה הגרוע ביותר, עם צמיחה גבוהה של AI וניהול לא יעיל, הפליטות השנתיות עד 2030 עלולות לנסוק ל-71 מיליון טונות פחמן ולדרוש מעל 5,224 מיליון מ"ק של מים – ואלו עלויות סביבתיות שכמעט בלתי אפשריות לקיזוז בתקופה קצרה.