چگونه مراکز داده می توانند برای محیط زیست مضر باشند: آنچه باید بدانیم

هوش مصنوعی موجی از مراکز داده عظیم جدید را در سراسر ایالات متحده هدایت می کند و نگرانی جوامع و گروه های زیست محیطی را در مورد تقاضای آنها برای برق و آب و تأثیر آنها بر زیرساخت ها و اکوسیستم های اطراف ایجاد می کند.

اما دانیل کوهان، استاد مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه رایس، به نیوزویک گفت که تأثیرات زیست محیطی بسته به سه متغیر می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد: میزان برق مورد نیاز یک مرکز. نوع برق تولید شده - اعم از گاز طبیعی، زغال سنگ، انرژی هسته ای، باد یا خورشیدی؛ و با چه سرعتی پروژه ها ساخته می شوند.

کوهن به نیوزویک گفت: «اثر واقعا به سه چیز خلاصه می‌شود. "این کل، نوع و زمان بندی است."

زمان بندی به عنوان یک نگرانی کلیدی در حال ظهور است زیرا سرعت ساخت سریع برخی از بزرگترین مراکز داده هوش مصنوعی کشور چالش هایی را ایجاد می کند که سیستم قدرت ایالات متحده به ندرت در این مقیاس با آن مواجه شده است.

او گفت: «بنابراین ما هرگز ندیده‌ایم که چنین امکانات بزرگی به یکباره وارد شبکه شوند. اینها به هیچ وجه همه مراکز داده نیستند، اما بزرگترین مراکزی که در حال ساخت هستند در میزان تقاضای آنها بی سابقه هستند.

کوهان گفت: این لزوما به این معنی نیست که مراکز داده نمی توانند بدون ایجاد مشکلات زیست محیطی یا قابلیت اطمینان ساخته شوند. او گفت، بلکه نحوه ساخت آنها مهم است.

او گفت: «اگر ما یک ساخت گیج‌کننده از این مراکز داده با برنامه‌ریزی فراوان برای نحوه ترکیب آن‌ها در شبکه داشتیم، و اگر اقداماتی را انجام می‌دادیم که به هر حال برای داشتن یک شبکه قوی‌تر در سطح ملی باید انجام دهیم، ... می‌توانستیم این را انجام دهیم.»

او گفت که نگرانی این است که چه اتفاقی می‌افتد وقتی مقادیر زیادی تقاضای برق در مکان‌های متمرکز با سرعت بالا اضافه می‌شود، قبل از اینکه شبکه و زیرساخت‌های اطراف زمان مناسبی برای انطباق داشته باشند.

کوهان گفت: «اما وقتی در چنین مکان‌های متمرکزی به سرعت اضافه می‌شوید، در آن زمان است که با خطر اختلال مواجه می‌شوید و خطر افزایش هزینه‌ها و به خطر انداختن قابلیت اطمینان نیرو برای مردم را خواهید داشت.»

کوهان گفت که مراکز داده ذاتا برای محیط زیست مضر نیستند. تأثیرات آنها می تواند به طور قابل توجهی بسته به نحوه تغذیه، خنک کردن و کارکرد آنها - و محل ساخت آنها متفاوت باشد.

کوهان گفت: «ساخت مرکز داده که به درستی انجام شود می‌تواند کاتالیزوری برای ایجاد یک شبکه قوی‌تر با انرژی‌های تجدیدپذیر و ذخیره باتری بیشتر باشد». اما اگر به اشتباه انجام شود، می‌تواند به کارخانه‌های گازی و دیزل ژنراتورهای ناکارآمدتر و کثیف‌تر منجر شود.»

این تمایز به طور فزاینده ای مهم است زیرا شرکت های هوش مصنوعی به دنبال دسترسی به مقادیر زیادی برق هستند.

کوهان گفت که مراکز داده از نظر تئوری می توانند به تسریع سرمایه گذاری در زیرساخت های نسل جدید و انتقال کمک کنند. تقاضای بیشتر برق همچنین می تواند به معنای تقسیم هزینه های بیشتر برای حفظ شبکه توسط مشتریان باشد.

او گفت: «داشتن مشتریان بیشتر و تقاضای بیشتر - چه مراکز داده، ماشین‌های الکتریکی، پمپ‌های حرارتی الکتریکی یا برق‌رسانی به کارخانه‌های ما- اگر سیاست‌گذاری و مدیریت و برنامه‌ریزی درست انجام شود، داشتن مشتریان بیشتر می‌تواند هزینه‌ها را بر روی افراد بیشتری تقسیم کند و هزینه‌ها را کاهش دهد.»

او ادامه داد: "باز هم، این یک اگر بزرگ است. من نمی گویم که در حال حاضر این روش انجام می شود." او گفت: «مشکل، سرعت حرکت برخی پروژه‌ها است.

کوهان گفت: «اما وقتی این کار به این شیوه انجام می‌شود و همه در این حرکت دیوانه‌وار هستند... شما برنامه‌ریزی مناسبی ندارید.

ساخت مراکز داده بزرگ همچنین می‌تواند بر گونه‌های در معرض خطر و در خطر انقراض تأثیر بگذارد، زمانی که پروژه‌ها به پاکسازی جنگل‌ها، تکه تکه شدن زیستگاه یا ساخت جاده‌های جدید و زیرساخت‌های انتقال نیاز دارند. در مناطقی که توسعه با زیستگاه های حساس همپوشانی دارد، این تغییرات می تواند به گونه هایی که از قبل آسیب پذیر هستند فشار بیاورد.

همچنین ارزش دارد که ردپای محیطی مراکز داده را در چارچوب قرار دهیم. تأثیرات آنها می تواند در سطح محلی قابل توجه باشد، به ویژه در جایی که تأسیسات بزرگ تقاضاهای جدیدی را برای برق، آب و زیرساخت ها ایجاد می کنند. اما مراکز داده تنها منبع اصلی فشار محیطی نیستند: حمل و نقل هوایی تجاری، تولید گوشت گاو، فست مد و استخراج ارزهای دیجیتال، همگی دارای ردپای زیست محیطی قابل توجهی هستند. اهمیت تأثیر یک مرکز داده در نهایت به آنچه اندازه گیری می شود و کجا بستگی دارد.

آب بخش دیگری از معادله زیست محیطی است، اگرچه اهمیت آن می تواند به طور چشمگیری از یک تأسیسات به دیگری متفاوت باشد.

Yu-Feng F. Lin، یک پژوهشگر هیدروژئولوژیست اصلی در سازمان زمین شناسی ایالت ایلینویز، مدیر مرکز منابع آب ایلینویز و استاد دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign، گفت که مراکز داده در درجه اول از آب به عنوان بخشی از سیستم های خنک کننده خود استفاده می کنند.

لین گفت تراشه‌های محاسباتی داخل سرورهای هوش مصنوعی گرمای قابل توجهی تولید می‌کنند و سیستم‌های خنک‌کننده باید آن گرما را حذف کنند تا از آسیب به تجهیزات جلوگیری کنند.

لین گفت: «مصرف آب عمدتا برای خنک کردن است زیرا تراشه‌های محاسباتی آن‌ها (GPU و CPU) گرمای زیادی منتشر می‌کنند. این تراشه های گران قیمت در صورت گرم شدن بیش از حد برای همیشه آسیب می بینند.

اما تمرکز فقط بر روی آبی که مستقیما در مرکز داده استفاده می شود می تواند بخشی از تصویر را از دست بدهد.

لین گفت که اپراتورها ممکن است مصرف مستقیم آب را با تکیه بیشتر به برق برای خنک کردن کاهش دهند، اما تولید آن برق اضافی خود می تواند به آب نیاز داشته باشد.

لین گفت: «مصرف برق برای سرمایش می‌تواند بین 10 تا 40 درصد باشد، در حالی که مصرف بیشتر برق ممکن است به مصرف مستقیم آب کمتری برای خنک‌سازی نیاز داشته باشد». با این حال، ممکن است استفاده غیرمستقیم آب برای تولید برق بیشتر برای سرمایش بیشتر باشد.»

او گفت: "به همین دلیل است که "Water-Energy Nexus" یک تعادل پیچیده برای طراحی و عملکرد مرکز داده است."

کوهان به طور مشابه نسبت به تلقی مصرف آب در مراکز داده به عنوان یک رقم واحد ملی هشدار داد.

کوهان گفت: «اگر تولید برق از سوخت‌های فسیلی یا نیروگاه‌های هسته‌ای حاصل می‌شود، آن‌گاه این نیروگاه‌ها از مقادیر زیادی آب برای تولید برق استفاده می‌کنند. "اگر از باد، خورشید و باتری می آید، ممکن است تقریبا هیچ استفاده ای از آب توسط باد یا خورشید نداشته باشید."

او گفت: «بنابراین اینکه آیا این بر آب تأثیر می‌گذارد، واقعا به نحوه عملکرد خنک‌کننده و نحوه تأمین انرژی مرکز داده بستگی دارد».

لین گفت که اهمیت استفاده از آب در نهایت به شدت به شرایط محلی بستگی دارد.

لین گفت: «ارائه یک فرمول کلی یا یک پاسخ جهانی برای این سؤال کار آسانی نخواهد بود، زیرا تنش آب معمولا یک موضوع بسیار موضعی است.

این بدان معناست که ردپای آب یک مرکز داده بسته به حوزه آبخیز محلی، آب و هوا، سیستم خنک‌کننده و منبع برق می‌تواند بسیار متفاوت به نظر برسد.

لین همچنین به چالش دیگری اشاره کرد: تأسیسات ممکن است در نهایت به میزان قابل توجهی آب و برق بیشتری از آنچه در ابتدا پیش بینی شده بود مصرف کنند، زیرا ظرفیت محاسباتی آنها ارتقا می یابد.

لین گفت: "یک چالش منحصر به فرد مراکز داده این است که مصرف آب و برق آنها ممکن است به طور قابل توجهی تغییر کند وقتی که آنها ظرفیت محاسباتی خود را نسبت به طراحی اولیه ارتقا دهند."

دولت ترامپ گسترش سریع زیرساخت های هوش مصنوعی را به عنوان بخشی از رقابت گسترده تر با چین در نظر گرفته است. ترامپ بارها استدلال کرده است که ایالات متحده نمی تواند توسعه فناوری را کند کند.

ترامپ در ماه سپتامبر گفت: «اگر هوش مصنوعی را بدست نیاوریم، در موقعیت بسیار بدی قرار خواهیم گرفت». ما در حال حاضر چین را در یک دوره بسیار خوب رهبری می کنیم.

من قصد ندارم رشد چیزی را که بزرگتر از انقلاب صنعتی باشد، خفه کنم.»

این فوریت بخشی از پس‌زمینه سرعت فوق‌العاده ساخت مرکز داده است که اکنون در سراسر کشور در حال انجام است.

مدل‌های هوش مصنوعی به مقادیر زیادی قدرت محاسباتی نیاز دارند، به‌ویژه در حین آموزش و به‌طور فزاینده‌ای که شرکت‌ها خدمات هوش مصنوعی را در مقیاس بزرگ به کار می‌گیرند. این تقاضا شرکت های فناوری و توسعه دهندگان مراکز داده را بر آن داشته است تا به دنبال سایت هایی باشند که بتوانند مقادیر زیادی برق، زمین و زیرساخت های پشتیبانی را ایمن کنند.

کوهان گفت، اما مقیاس برخی از پروژه ها اساسا با استفاده کنندگان سنتی برق صنعتی متفاوت است.

او گفت: «هیچ [صنعتی] دیگری وجود ندارد که به فکر امتحان چندین گیگاوات برق در یک زمان باشد.

او گفت: «یک گیگاوات خروجی یک راکتور هسته‌ای یا نیاز یک شهر کوچک است. کارخانه‌های دیگر، صنایع دیگر معمولا – حتی بزرگ‌ترین‌ها – ممکن است یک دهم تقاضای یک مرکز داده بزرگ را داشته باشند.

تمرکز تقاضا می تواند چالش غیرعادی دیگری را برای اپراتورهای شبکه ایجاد کند.

کوهان گفت که یک مرکز داده بسیار بزرگ در صورت بروز مشکل فنی یا تغییر به تولید پشتیبان، می تواند تقریبا بلافاصله تقاضای برق خود را کاهش دهد.

او گفت: «با یک اختلال کوچک، در کسری از ثانیه، تمام آن حجم عظیم تقاضای برق می‌تواند ناپدید شود».

انگار ناگهان همه در آستین چراغ ها و همه تجهیزات خود را به یکباره خاموش کنند.»

کوهان گفت: «درست مانند شبکه‌ای که نمی‌تواند از عهده افزایش تقاضای آنی برآید، در واقع مدیریت کاهش آنی تقاضا بسیار سخت است.

"در بزرگترین پردیس‌های مرکز داده‌ای که در حال ساخت هستند، شما معادل تقاضای چند رآکتور هسته‌ای دارید که می‌تواند در کسری از ثانیه افزایش یابد. این یک چالش عملیاتی واقعی است."

کوهان گفت که انعطاف پذیری بیشتر در زمانی که مراکز داده از برق استفاده می کنند می تواند به کاهش برخی از این چالش ها کمک کند.

او گفت: "بخشی که نادیده گرفته می شود و می تواند بزرگترین تفاوت را داشته باشد، این است که آیا زمان بندی می تواند انعطاف پذیر باشد یا خیر."

"به روشی که تاکنون انجام شده است، با چنین فرآیندهای شتابزده، ما فرصت هایی را که اگر می توانستیم با تقاضای خود انعطاف پذیرتر باشیم، درک نمی کنیم."

یکی از بزرگترین سوالات زیست محیطی پیرامون رونق مرکز داده این است که برق اضافی چگونه تولید می شود.

کوهان گفت افزایش سریع تقاضا می تواند به تولید سوخت فسیلی اضافی کمک کند، به ویژه زمانی که پروژه ها نتوانند به سرعت برق کافی را از شبکه موجود دریافت کنند. کوهن در پاسخ به این سوال که آیا رونق مرکز داده می تواند منجر به تولید سوخت فسیلی بیشتر شود، گفت: «این می تواند به دلیل سیاست های ناقصی است که در حال حاضر در این کشور داریم.

او استدلال کرد که ذخیره سازی باد، خورشید و باتری را می توان به سرعت ساخته و با هم برای تامین برق با تغییر تقاضا استفاده کرد. اما کوهان گفت که عجله برای تامین برق برخی از مراکز داده می تواند انگیزه هایی را برای توسعه دهندگان ایجاد کند تا تولید گاز طبیعی را دنبال کنند، از جمله تاسیساتی که در پشت کنتور ساخته شده اند به جای اتصال به شبکه گسترده تر.

کوهان گفت: "بسیاری از تنگناها مراکز داده ای است که سعی می کنند از شبکه مجوز بگیرند." و بنابراین آنها می گویند، "اوه، خوب، ما نمی توانیم مجوز دریافت کنیم. ما فقط منبع برق خود را پشت متر یا خارج از شبکه می سازیم" تا مرکز داده خود را در محل تامین کنیم."

او گفت: «وقتی آنها این کار را انجام می‌دهند، تقریبا همیشه این کار را با توربین‌های گازی ناکارآمد و پشتیبانی از آنها، در برخی موارد، با ژنراتورهای دیزلی انجام می‌دهند.

کوهان گفت که این می تواند تأثیر زیست محیطی تقاضای برق اضافی را بدتر از آنچه که اگر پروژه ها در کنار ارتقای شبکه گسترده تر برنامه ریزی می شد، کند. او گفت: «بنابراین حتی نیرویی که از گاز طبیعی می‌آید به شیوه‌ای کثیف‌تر و کارآمدتر از زمانی که کارها به‌درستی برنامه‌ریزی می‌شد، وارد می‌شود.

نکته گسترده تر او این است که رونق مرکز داده می تواند نتایج زیست محیطی بسیار متفاوتی را بسته به سیاست ها و زیرساخت های پیرامون آن ایجاد کند.

تأثیر زیست محیطی یک مرکز داده نیز بسته به محل ساخت آن می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. کوهان به تگزاس و ویرجینیا به عنوان مراکز اصلی توسعه مرکز داده اشاره کرد و گفت که شبکه برق در یک مکان خاص می تواند تفاوت قابل توجهی ایجاد کند.

بزرگترین هاب ها در تعداد انگشت شماری از ایالت ها متمرکز شده اند. طبق مرکز تحقیقاتی پیو، از اوایل سال 2026، ویرجینیا، تگزاس و جورجیا بیشترین تعداد مراکز داده برنامه ریزی شده را داشتند و پس از آن ایلینوی و آریزونا قرار دارند. بخش عمده ای از ساخت و سازهای برنامه ریزی شده در جنوب و غرب میانه متمرکز شده است.

در عین حال، برخی از ایالت ها و دولت های محلی در حال عقب نشینی از توسعه جدید هستند. قانونگذاران نیویورک قانونی را تصویب کردند که خواستار تعلیق یک ساله مجوز برای مراکز داده خاص هستند، در حالی که جوامع در ایالت های اوهایو، جورجیا و کارولینای شمالی محدودیت ها یا تعلیق های خود را دنبال کرده اند.

کوهن گفت که شورای قابلیت اطمینان الکتریک تگزاس (ERCOT)، اپراتور سیستم مستقلی که شبکه اصلی برق تگزاس را مدیریت می‌کند، "رویکردی کارآمدتر برای آنلاین کردن تولید برق جدید، تقریبا سریع‌تر از هر شبکه دیگر ایالات متحده" دارد.

تگزاس به سرعت ذخیره سازی باد، خورشید و باتری را اضافه کرده است، در حالی که به گاز طبیعی و سایر منابع تولید نیز متکی است.

کوهان گفت: «همه اینها را کنار هم بگذارید، و اگر مراکز داده در تگزاس اضافه شده‌اند، شبکه تگزاس می‌تواند آنها را راحت‌تر از سایر بخش‌های کشور ادغام کند.

این بدان معنا نیست که هر مکان در تگزاس مشخصات محیطی یکسانی دارد. در دسترس بودن آب، گرمای شدید، ظرفیت انتقال و ترکیب تولید محلی همگی می توانند بر پیامدهای یک پروژه خاص تأثیر بگذارند.

لین همچنین بر اهمیت شرایط محلی، به ویژه برای آب تأکید کرد.

او گفت: «تنش آبی معمولا یک موضوع بسیار موضعی است.

ردپای محیطی یک مرکز داده فراتر از برق و آب است.

امکانات بزرگ می تواند تجهیزات در مقیاس صنعتی، ژنراتورهای پشتیبان، سیستم های خنک کننده، پست ها و سایر زیرساخت ها را وارد جوامع کند.

سر و صدا می تواند ناشی از تجهیزات خنک کننده، سیستم های مکانیکی و تجهیزات برق پشتیبان باشد، در حالی که مرحله ساخت و ساز می تواند ترافیک اضافی، تجهیزات سنگین و اختلال موقت را به همراه داشته باشد.

برای جوامع نزدیک به یک مرکز پیشنهادی، این تأثیرات می‌تواند به‌ویژه قابل توجه باشد زیرا مراکز داده شبانه روزی کار می‌کنند. بر خلاف یک ساختمان تجاری معمولی، یک مرکز داده بزرگ ممکن است تجهیزات خنک کننده و مکانیکی به طور مداوم برای حفظ شرایط مورد نیاز برای هزاران سرور داشته باشد.

تأثیرات محیطی و شبکه ای مراکز داده همچنین یک سؤال را برای جوامع ایجاد می کند: چه کسی هزینه زیرساخت های جدید مورد نیاز برای تأمین انرژی آنها را پرداخت می کند؟

این مجلس در 16 سپتامبر با 417 رای موافق در برابر 3 رای موافق، قانون حمایت از نرخ پرداخت کنندگان دو حزبی را تصویب کرد. این قانون، رگولاتورهای خدمات شهری را ملزم می‌کند تا استانداردهایی را در نظر بگیرند که تضمین می‌کند مشتریان با بار بزرگ هزینه‌های افزایشی تولید، انتقال و ارتقاء توزیع مورد نیاز برای خدمات رسانی به آنها را پوشش می‌دهند.

این لایحه به طور خاص مشتریان غیرمسکونی با حداکثر تقاضای حداقل 100 مگاوات در یک سایت یا محوطه دانشگاه را پوشش می دهد - آستانه ای که می تواند پیشرفت های بزرگ مرکز داده را به تصویر بکشد. این مهم است زیرا آوردن یک مشتری عظیم برق جدید به شبکه می تواند به چیزی بیش از اتصال ساده یک ساختمان جدید نیاز داشته باشد. شرکت‌های برق ممکن است نیاز به اضافه کردن تولید برق، ساخت یا ارتقاء خطوط انتقال و بهبود توزیع محلی برای پاسخگویی به تقاضای اضافی داشته باشند.

بر اساس این قانون، تنظیم‌کننده‌های ایالتی ملزم به بازیابی تمام هزینه‌های افزایشی مرتبط با این ارتقاء و همچنین ارائه تضمین‌های مالی برای پوشش آن‌ها از مشتریان با بار بزرگ هستند. این لایحه قانون سیاست‌های تنظیم‌کننده خدمات عمومی، معروف به PURPA را اصلاح می‌کند، در حالی که تصمیم‌گیری درباره نحوه اجرای استانداردها را به تنظیم‌کننده‌های ایالتی واگذار می‌کند.

حامیان این قانون آن را به عنوان راهی برای جلوگیری از یارانه خانوارها و مشاغل کوچک به زیرساخت های مورد نیاز برای کاربران بزرگ جدید برق در نظر گرفته اند.

انتظار می رود سنا این قانون را در این هفته تصویب کند.

برای کوهان، اطمینان از اینکه مراکز داده سهم خود را پرداخت می‌کنند، بخشی از این سوال بزرگ است که آیا ساخت AI می‌تواند شبکه را بدون انتقال هزینه‌های آن به سایر مصرف‌کنندگان تقویت کند.

کوهان گفت: «اینطور نیست که مراکز داده بزرگ را نتوان انجام داد. "این به برنامه ریزی زیادی نیاز دارد. توسعه زیرساخت های زیادی نیاز دارد. برای درست کردن کارها به سیاست هایی نیاز است تا مراکز داده سهم منصفانه خود را بپردازند و هزینه ها برای سایر مصرف کنندگان افزایش نیابد."

برای ساکنان و مقامات محلی، کوهان گفت که مفیدترین چارچوب "سه T" او است: کل، نوع و زمان.

"مقدار کل نیرو که قرار است باشد، و چگونه آن را با آنچه تاکنون از شبکه ما نیاز داریم مقایسه می کند؟" او گفت.

سپس نوع قدرت می آید. آیا این کار به روش‌های پاکیزه انجام می‌شود یا نسل فسیلی جدیدی اضافه می‌شود؟» کوهان گفت.

و در نهایت زمان بندی «آیا این به گونه‌ای طراحی شده است که بتواند تقاضای برق خود را به گونه‌ای منعطف کند که [در شرایط سخت] نیرو جذب نکند، به طوری که قیمت برق را افزایش ندهد، و خطر قطع شدن شبکه را به همراه نداشته باشد؟» او گفت.

لین گفت که ساکنان همچنین باید از توسعه دهندگان اطلاعات دقیق در مورد مصرف مستقیم و غیرمستقیم آب بخواهند.

لین گفت: «مصرف آب برای برق مورد نیاز حیاتی خواهد بود زیرا ممکن است مصرف آب «غیر مستقیم» قابل توجهی برای تولید برق وجود داشته باشد.

لین گفت که جوامع همچنین باید بپرسند که چگونه تقاضای برق و آب یک تاسیسات می تواند در طول زمان با ارتقاء تجهیزات محاسباتی تغییر کند.

برای کوهان، این سوالات در نهایت در مورد این است که آیا یک پروژه برای کار با زیرساخت های اطراف طراحی شده است یا نه.

ردپای محیطی یک مرکز داده هوش مصنوعی، به عبارت دیگر، ممکن است نه تنها توسط رایانه‌های داخل آن، بلکه توسط نیروگاه‌ها، خطوط انتقال، سیستم‌های خنک‌کننده و منابع محلی مورد نیاز برای فعال نگه داشتن آن رایانه‌ها تعیین شود.

خبرنگاران و سردبیران نیوزویک از مارتین، دستیار هوش مصنوعی ما، برای تهیه این داستان استفاده کردند. در اینجا درباره مارتین بیشتر بدانید. در مورد این داستان با سردبیران نیوزویک تماس بگیرید: ادوارد تی. کامینز