Цифровая засуха: разработка ИИ требует все больше воды, которой становится все меньше

В 2022 году Microsoft потребила на 34% больше воды по сравнению с прошлым годом — это приблизительно 6,4 миллиарда литров, или 2500 олимпийских бассейнов. У Google также наблюдался рост — на 20%. Основная причина такого повышения — разработки в области искусственного интеллекта. Инженерам нужно охлаждать дата-центры, в которых происходит обучение генеративных ИИ-моделей. Для поддержания оптимальной температуры устройств инженеры используют много воды.

По оценкам исследователей, большой центр обработки данных может поглощать от 1 до 5 миллионов галлонов, то есть до 19 миллионов литров воды ежедневно — это столько же, сколько потребляет город с населением от 10 до 50 тысяч человек. Для обучения GPT-3 — модели, которая стала основой первой версии ChatGPT, — ушло 320 тысяч литров воды.

Каждая сессия в 5-50 запросов чат-боту обходится компании в 500 мл воды. Оценка включает косвенное использование воды, которое компании не измеряют, например, для охлаждения электростанций, снабжающих дата-центры электричеством. Однако цифра эта приблизительная: все зависит от расположения серверов и времени года.

Глобальное потепление также влияет на потребление воды. Летом прошлого года в британских дата-центрах Google и Oracle возникли сбои из-за рекордной температуры — до 40°C. Из строя вышел лондонский дата-центр AWS. Сотрудникам пришлось опрыскивать установленные на крыше модули кондиционирования из шлангов, чтобы защитить их от жары.

Водяное охлаждение — пока самый распространенный способ борьбы с перегревом аппаратуры. За один день средний центр обработки данных может использовать 300 тысяч галлонов, или более 1,1 миллиона литров воды. Столько же потребляет 100 тысяч домов. Каждый пятый дата-центр в США потребляет воду из загрязненных водоемов. Сейчас в Штатах насчитывается около 1800 центров обработки данных — это около 30% всех дата-центров в мире.

Компании пытаются придумать, как сократить потребление воды и наносить меньший ущерб природе. Meta запустила пилотную программу в своих центрах в Нью-Мексико, чтобы снизить влажность воздуха в помещениях с 20% до 13% — это должно уменьшить расход воды. При этом общее потребление растет, причем пятая часть воды в 2021 году для Meta поступила из районов, которые испытывают ее дефицит.

Но добиться сокращения не так просто. Дата-центры — одна из самых востребованных категорий недвижимости в мире, которая приносит инвесторам огромную прибыль. Их количество постоянно растет — и вместе с ним расход водных ресурсов. Компании учитывают их доступность, как и электроэнергии, при строительстве новых центров. Местные власти не протестуют, так как получают взрывной рост налоговых отчислений и первоклассную инфраструктуру, которую создает на месте корпорация.

Например, Microsoft построила мощный суперкомпьютер в городе Де-Мойн, штат Айова. Мэрия согласилась выделить территорию для центра, но понятия не имела, чем на самом деле будет заниматься компания. Взамен корпорация инвестировала в город «ошеломляющую» сумму денег. В итоге оказалось, что в центре велась разработка большой языковой модели GPT-4, которая стала основой новой версии чат-бота ChatGPT.

У Microsoft были свои резоны выбрать именно Айову, а не Аризону, где также расположены дата-центры компании. С точки зрения технологий разницы в месте нет, но если учитывать потребление воды и энергии — то разница будет огромной. В Аризоне потребляют гораздо больше воды для тех же вычислительных мощностей. Большую часть года погода в Айове достаточно прохладная, и можно использовать наружный воздух для охлаждения аппаратуры. Только когда температура начинается превышать 29,3 °C, система начинает расходовать воду.

Но ее тоже откуда-то нужно брать. В июле 2022 года, за месяц до завершения обучения GPT-4, Microsoft закачала в свой дата-кластер в Айове 43,6 миллиона литров воды. Это составило около 6% всей воды, которую используют район, где находится кластер. Компания расположила его именно в том месте, которое также снабжает питьевой водой жителей Де-Мойна.

Мэрия города, уже наученная хитростью Microsoft, заявила, что «будет рассматривать будущие проекты центров обработки данных» только в том случае, если эти проекты смогут «продемонстрировать и внедрить технологию, позволяющую значительно снизить пиковое потребление воды по сравнению с нынешними уровнями», а также сохранить запасы воды для жилых и коммерческих нужд.

В других городах местные жители встречают ИИ-разработчиков не так дружелюбно. В Даллесе, штат Орегон, Google планировала построить несколько центров. Против выступили местные фермеры, которые являются в этом районе крупнейшими потребителями воды. Они опасаются, что с приходом техногиганта воды может на все не хватить. Даллес — административный центр округа Васко, который периодически страдает от сильной засухи. В самые жаркие дни температура здесь достигает 48°C.

Город находится рядом с полноводной рекой Колумбия, но центры не могли использовать эту воду, а вместо этого должны были брать ее из мелких рек и грунтовых вод, прошедших очистку. Снежный покров в близлежащем Каскадном хребте, питающий водоносные пласты, сильно меняется — ледник тает. Жители возмутились, что Google не объявила, сколько воды будут использовать центры, назвав эту информацию коммерческой тайной.

13 месяцев длился судебный процесс между горожанами и компанией. В конце концов, Google сообщила, что ее центры потребляют более 25% электроэнергии города. Компания получила права на использование 14,7 миллиона литров в день и пообещала сократить потребление. По последним оценкам, дата-центры в Даллесе потребляют до четверти всей городской воды. Корпорация стала первой в мире компанией, опубликовавшей данные об использовании воды в своих центрах по всему миру. 

Техногиганты ищут различные способы сократить негативное влияние ИИ-разработки на природу. Например, Meta открыла дата-центр в пустыне в Орегоне, воспользовавшись преимуществами холодных ветров для охлаждения своих серверов. Другое необычное место — шведский город Лулео, который находится недалеко от Полярного круга. Microsoft решила спуститься под воду и создала тестовый дата-центр прямо на морском дне у берегов Шотландии. Эксперимент показал, что центры обработки данных можно охлаждать и без использования пресной воды.

Microsoft взяла обязательство сократить до минимума расход воды к 2030 году. По словам президента Microsoft Брэда Смита, компания может перерабатывать почти всю воду, которую использует. «В местах, где идет дождь, таких как тихоокеанский северо-запад, в нашей штаб-квартире в Сиэтле мы собираем воду с крыш. В местах, где не бывает дождей, как в Аризоне, мы разрабатываем методы конденсации», — пояснил он.