يُشكّل استهلاك الذكاء الاصطناعي للطاقة تحدياً هائلاً، ولا يقتصر الأمر على فواتير الكهرباء فقط، بل يتجاوز ذلك إلى آثار بيئية خطيرة، بدءاً من استهلاك موارد المياه، وتوليد كميات ضخمة من النفايات الإلكترونية، وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
مع تزايد تعقيد نماذج الذكاء الاصطناعي وانتشارها في مختلف جوانب حياتنا، يبرز سؤالٌ مُحير: هل يمكننا تشغيل هذه الثورة دون الإضرار بكوكب الأرض؟
أرقام لا تُكذب: زيادة هائلة في استهلاك الطاقة
تتزايد القدرة الحاسوبية اللازمة لتشغيل أنظمة الذكاء الاصطناعي المتطورة بشكلٍ مُذهل، إذ تقول بعض التقديرات إنها تتضاعف كل بضعة أشهر. وهذا ليس نمواً تدريجياً، بل تصاعداً حاداً يُهدد حتى أكثر خطط الطاقة تفاؤلاً.
قد تصل احتياجات الذكاء الاصطناعي من الطاقة في المستقبل إلى نفس كمية الكهرباء التي تستهلكها دولٌ كاملة مثل اليابان أو هولندا، أو حتى ولايات أمريكية كبيرة مثل كاليفورنيا. هذه الأرقام تُظهر الضغط المحتمل الذي قد يُسببه الذكاء الاصطناعي على شبكات الطاقة.
شهد عام 2024 زيادةً قياسية في الطلب العالمي على الكهرباء بنسبة 4.3%، وكان لتوسع الذكاء الاصطناعي دورٌ كبيرٌ في ذلك، إلى جانب ازدهار السيارات الكهربائية وزيادة نشاط المصانع.
في عام 2022، كانت مراكز البيانات والذكاء الاصطناعي، وحتى تعدين العملات المشفرة، تستهلك ما يقرب من 2% من إجمالي الكهرباء المُستهلَكة عالمياً، أي حوالي 460 تيراواط ساعة (TWh).
بحلول عام 2024، تستهلك مراكز البيانات وحدها حوالي 415 TWh، وهو ما يُمثل حوالي 1.5% من الإجمالي العالمي، بنسبة نمو تبلغ 12% سنوياً. ولا تزال حصة الذكاء الاصطناعي المباشرة من هذه النسبة صغيرة نسبياً، حوالي 20 TWh، أو 0.02% من استهلاك الطاقة العالمي، لكن هذا الرقم مُرشّح للارتفاع بشكلٍ كبير.
التوقعات مُقلقة
بحلول نهاية عام 2025، قد يطلب استخدام مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي حول العالم 10 جيجاوات (GW) إضافية من الطاقة، وهو ما يزيد عن القدرة الإنتاجية الكلية لولاية مثل يوتا.
وبحلول عام 2026، قد يصل استهلاك الكهرباء العالمي لمراكز البيانات إلى 1000 TWh، وهو ما يُشابه استهلاك اليابان حالياً. وبحلول عام 2027، من المُتوقع أن يصل استهلاك مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي العالمي للطاقة إلى 68 GW، وهو ما يُقارب القدرة الإنتاجية الكلية لولاية كاليفورنيا في عام 2022.
بحلول نهاية هذا العقد، تزداد هذه الأرقام بشكلٍ مُذهل. من المُتوقع أن يتضاعف استهلاك الكهرباء العالمي لمراكز البيانات ليصل إلى حوالي 945 TWh بحلول عام 2030، وهو ما يُقارب 3% من إجمالي الكهرباء المُستهلَكة على كوكب الأرض.
وتُشير تقديرات منظمة أوبك إلى أن استهلاك الكهرباء لمراكز البيانات قد يزيد إلى ثلاثة أضعاف ليصل إلى 1500 TWh بحلول ذلك الوقت. أما جولدمان ساكس، فتقول إن الطلب العالمي على الطاقة من مراكز البيانات قد يقفز بنسبة 165% مقارنةً بعام 2023، مع زيادة الطلب في مراكز البيانات المُخصصة للذكاء الاصطناعي بأكثر من أربعة أضعاف.
هناك حتى اقتراحات بأن مراكز البيانات قد تكون مسؤولة عن ما يصل إلى 21% من إجمالي الطلب العالمي على الطاقة بحلول عام 2030 إذا تم احتساب الطاقة اللازمة لنقل خدمات الذكاء الاصطناعي إلى المستخدمين.
عندما نتحدث عن استهلاك الذكاء الاصطناعي للطاقة، فإن ذلك ينقسم إلى جزئين رئيسيين: تدريب الذكاء الاصطناعي، ثم استخدامه الفعلي.
يتطلب تدريب النماذج الضخمة، مثل GPT-4، كمية هائلة من الطاقة. فقد استُخدِمَ لتدريب GPT-3، على سبيل المثال، ما يُقدّر بـ 1287 ميجاوات ساعة (MWh) من الكهرباء، ويُعتقد أن GPT-4 احتاج إلى 50 ضعف هذه الكمية.
بينما يُعدّ التدريب مُستهلكاً للطاقة، فإن التشغيل اليومي لهذه النماذج المُدرّبة يمكن أن يستهلك أكثر من 80% من إجمالي طاقة الذكاء الاصطناعي. يُذكر أن طرح سؤال واحد على ChatGPT يستهلك حوالي عشرة أضعاف الطاقة التي يستهلكها بحث جوجل (نتحدث تقريباً عن 2.9 Wh مقابل 0.3 Wh).
مع انضمام الجميع إلى ركب الذكاء الاصطناعي التوليدي، يتسارع السباق لبناء مراكز بيانات أكثر قوة، وبالتالي أكثر استهلاكاً للطاقة.
هل يمكننا توفير الطاقة للذكاء الاصطناعي ولأنفسنا؟
هذا هو السؤال الأهم، أليس كذلك؟ هل تستطيع أنظمة الطاقة على كوكبنا مواجهة هذا الطلب الجديد؟ نحن نُوازن بالفعل بين مزيج من الوقود الأحفوري، والطاقة النووية، والطاقات المتجددة. إذا أردنا تلبية شهية الذكاء الاصطناعي المتزايدة بطريقة مُستدامة، فإننا نحتاج إلى زيادة وتنويع طرق توليد الطاقة بسرعة.
الطاقة المتجددة، الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح، والطاقة الكهرومائية، والطاقة الحرارية الأرضية، تُعدّ جزءاً كبيراً من الحل. في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، من المُقرر أن تنتقل الطاقات المتجددة من 23% من توليد الطاقة في عام 2024 إلى 27% بحلول عام 2026.
تُقدّم شركات التكنولوجيا الكبرى وعوداً كبيرة؛ فمايكروسوفت، على سبيل المثال، تعتزم شراء 10.5 GW من الطاقة المتجددة بين عامي 2026 و 2030 لمراكز بياناتها فقط. يمكن للذكاء الاصطناعي نفسه أن يُساعدنا في استخدام الطاقة المتجددة بكفاءة أكبر، ربما عن طريق خفض استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 60% في بعض المناطق من خلال جعل تخزين الطاقة أكثر ذكاءً وإدارة شبكات الطاقة بشكل أفضل.
لكن دعونا لا نُبالغ في التفاؤل. فالطاقات المتجددة لها مشاكلها الخاصة. فالشمس لا تُشرق دائماً، والرياح لا تهب دائماً، وهذه مشكلة حقيقية لمراكز البيانات التي تحتاج إلى طاقة على مدار الساعة، طوال أيام الأسبوع. بطارياتنا الحالية لتخفيف هذه المشاكل غالية الثمن وتحتاج إلى مساحة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، ربط مشاريع الطاقة المتجددة الجديدة الضخمة بشبكات الطاقة الحالية قد يكون عملية بطيئة ومعقدة.
هنا تبدأ الطاقة النووية في الظهور بشكل أكثر جاذبية للبعض، خاصةً كطريقة ثابتة ومنخفضة الكربون لتلبية احتياجات الطاقة الهائلة للذكاء الاصطناعي. وهي تُوفر الطاقة المُستمرة على مدار الساعة، وهي بالضبط ما تحتاجه مراكز البيانات. هناك الكثير من الضجيج حول المفاعلات النمطية الصغيرة (SMRs) أيضاً، لأنها أكثر مرونة وتتمتع بميزات أمان مُحسّنة. وهذا ليس مجرد كلام، فأسماء كبيرة مثل مايكروسوفت وأمازون وجوجل تدرس بجدية الخيارات النووية.
وقد صرّح مات غارمان، رئيس AWS، مؤخراً لـ BBC، بأن الطاقة النووية “حل رائع” لمراكز البيانات. وقال إنها “مصدر ممتاز للطاقة الخالية من الكربون على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع”. كما شدّد على أن التخطيط للطاقة في المستقبل يُشكل جزءاً كبيراً مما تفعله AWS.
وقال غارمان: “هذا شيء نخطط له لسنوات عديدة. نستثمر مُسبقاً. أعتقد أن العالم سيضطر إلى بناء تقنيات جديدة. أعتقد أن الطاقة النووية جزء كبير من ذلك، خاصةً عندما ننظر إلى عشر سنوات قادمة”.
ومع ذلك، الطاقة النووية ليست عصا سحرية. إن بناء مفاعلات جديدة يستغرق وقتاً طويلاً، ويتطلب تكلفة باهظة، ويشمل اجتياز إجراءات بيروقراطية معقدة. ولنكن صريحين، الرأي العام بشأن الطاقة النووية لا يزال مُتذبذباً، غالباً بسبب الحوادث السابقة، على الرغم من أن المفاعلات الحديثة أكثر أماناً.
تُسبّب السرعة الهائلة لتطوّر الذكاء الاصطناعي عدم تطابقاً مع الوقت الذي يستغرقه تشغيل محطة نووية جديدة. وقد يعني هذا أننا سنعتمد بشكل أكبر على الوقود الأحفوري على المدى القصير، وهو أمر ليس جيداً لطموحاتنا الخضراء. بالإضافة إلى ذلك، فكرة وضع مراكز البيانات بجوار محطات الطاقة النووية تُثير قلق بعض الناس بشأن ما قد تفعله ذلك بأسعار الكهرباء وموثوقيتها للجميع.
ليس فقط كيلوواط: الظل البيئي الأوسع للذكاء الاصطناعي
يتجاوز تأثير الذكاء الاصطناعي على الكوكب مجرد الكهرباء التي يستهلكها. فمراكز البيانات تصبح ساخنة، وتبريدها يستخدم كميات هائلة من المياه. يستهلك مركز البيانات العادي حوالي 1.7 لتر من الماء لكل كيلوواط ساعة من الطاقة التي يستهلكها.
في عام 2022، استهلكت مراكز بيانات جوجل ما يُقدّر بـ 5 مليارات جالون من المياه العذبة، وهو ما يُمثّل زيادة بنسبة 20% عن العام السابق. وتشير بعض التقديرات إلى أنه لكل كيلوواط ساعة يستخدمه مركز بيانات، قد يحتاج إلى ما يصل إلى لترين من الماء للتبريد فقط. بعبارة أخرى، قد تستهلك البنية التحتية العالمية للذكاء الاصطناعي قريباً ستة أضعاف كمية المياه التي تستهلكها الدنمارك بأكملها.
ثم هناك الجبل المتزايد من النفايات الإلكترونية. بسبب سرعة تطوّر تقنية الذكاء الاصطناعي، خاصةً الأجهزة المتخصصة مثل وحدات معالجة الرسومات (GPUs) و وحدات معالجة المصفوفات العصبية (TPUs)، يتم التخلص من المعدات القديمة بشكلٍ أكثر تواتراً. قد نرى مساهمة الذكاء الاصطناعي في تراكم النفايات الإلكترونية من مراكز البيانات ليصل إلى خمسة ملايين طن سنوياً بحلول عام 2030.
حتى تصنيع رقائق الذكاء الاصطناعي وجميع الأجزاء الأخرى لمراكز البيانات يُؤثر على مواردنا الطبيعية والبيئة. وهذا يعني التعدين للحصول على معادن حيوية مثل الليثيوم والكوبالت، غالباً باستخدام طرق ليست لطيفة بالبيئة.
إن تصنيع رقاقة ذكاء اصطناعي واحدة يمكن أن يستغرق أكثر من 1400 لتر من الماء و 3000 كيلوواط ساعة من الكهرباء. هذا الطلب على الأجهزة الجديدة يدفع أيضاً إلى إنشاء المزيد من مصانع أشباه الموصلات، وهو ما غالباً ما يؤدي إلى بناء المزيد من محطات الطاقة التي تعمل بالغاز.
وبالطبع، لا يمكننا أن ننسى انبعاثات الكربون. عندما يتم تشغيل الذكاء الاصطناعي بالكهرباء المُولّدة من حرق الوقود الأحفوري، فإنه يُساهم في مشكلة تغير المناخ التي نواجهها جميعاً. يُقدّر أن تدريب نموذج ذكاء اصطناعي كبير واحد يمكن أن يُطلق كمية من ثاني أكسيد الكربون تعادل ما تُطلقه مئات المنازل الأمريكية في عام واحد.
إذا نظرنا إلى التقارير البيئية من شركات التكنولوجيا الكبرى، سنرى بصمة الكربون المتزايدة للذكاء الاصطناعي. فقد ارتفعت انبعاثات مايكروسوفت السنوية، على سبيل المثال، بنسبة 40% تقريباً بين عامي 2020 و 2023، معظمها بسبب بناء المزيد من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي. وأفادت جوجل أيضاً بأن إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري لديها قد ارتفع بنسبة 50% تقريباً على مدار السنوات الخمس الماضية، حيث يُعدّ طلب الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي سبباً رئيسياً لذلك.
هل يمكننا الابتكار للخروج من هذه الأزمة؟
قد يبدو الأمر كله قاتماً، لكن مزيجاً من الأفكار الجديدة قد يُساعد.
التركيز الكبير هو على جعل خوارزميات الذكاء الاصطناعي نفسها أكثر كفاءة من حيث الطاقة. يُبتكر الباحثون حيل ذكية مثل “تشذيب النموذج” (إزالة الأجزاء غير الضرورية من نموذج الذكاء الاصطناعي)، و”التكميم” (استخدام أرقام أقل دقة، مما يُوفّر الطاقة)، و”تقطير المعرفة” (حيث يتعلم نموذج ذكاء اصطناعي أصغر وأكثر اقتصاداً من نموذج كبير ومعقد). يُعدّ تصميم نماذج ذكاء اصطناعي أصغر وأكثر تخصصاً تقوم بمهام محددة بطاقة أقل أولوية أيضاً.
داخل مراكز البيانات، يمكن أن تحدث أشياء مثل “تحديد الحد الأقصى للطاقة” (وضع حد لكمية الطاقة التي يمكن للأجهزة سحبها) و”تخصيص الموارد الديناميكي” (تحويل القدرة الحاسوبية بناءً على الاحتياجات في الوقت الفعلي ومتوفر الطاقة المتجددة) فرقاً حقيقياً. يمكن للبرامج “المُدركة للذكاء الاصطناعي” حتى نقل المهام الأقل إلحاحاً إلى أوقات يكون فيها الطاقة أنظف أو يكون الطلب على الشبكة أقل. يمكن حتى استخدام الذكاء الاصطناعي لجعل أنظمة التبريد في مراكز البيانات أكثر كفاءة.
يمكن أن يُساعد الذكاء الاصطناعي على الجهاز أيضاً في تقليل استهلاك الطاقة. بدلاً من إرسال البيانات إلى مراكز بيانات سحابية ضخمة ومُستهلكة للطاقة، تتم معالجة الذكاء الاصطناعي مباشرةً على هاتفك أو جهازك. وهذا يمكن أن يُقلل من استهلاك الطاقة، حيث تُعطى الأولوية للرقائق المُصممة لهذا الغرض من حيث الكفاءة على القوة الخام.
ولا يمكننا أن ننسى القواعد واللوائح. بدأت الحكومات في إدراك الحاجة إلى مساءلة الذكاء الاصطناعي عن استهلاكه للطاقة وتأثيره البيئي الأوسع.
إن وجود طرق قياسية وواضحة لقياس والإبلاغ عن بصمة الذكاء الاصطناعي هي خطوة أولى حاسمة. نحتاج أيضاً إلى سياسات تُشجع الشركات على صنع أجهزة تدوم لفترة أطول وأسهل في إعادة التدوير، للمساعدة في معالجة مشكلة النفايات الإلكترونية. يمكن لأنظمة تداول ائتمانات الطاقة أن تُعطى الشركات سبباً مالياً لاختيار تقنية ذكاء اصطناعي أكثر اخضراراً.
يجدر بالذكر أن الإمارات العربية المتحدة والولايات المتحدة وقعتا هذا الأسبوع على اتفاق لبناء أكبر حرم جامعي للذكاء الاصطناعي خارج الولايات المتحدة في الخليج. بينما يُظهر هذا مدى أهمية الذكاء الاصطناعي على الصعيد العالمي، فإنه يُسلّط الضوء أيضاً على سبب ضرورة وضع جميع هذه الشواغل المتعلقة بالطاقة والبيئة في المقدمة لمثل هذه المشاريع الضخمة.
مستقبل مُستدام للذكاء الاصطناعي
يملك الذكاء الاصطناعي القدرة على القيام بأشياء مذهلة، لكن شهيته الشرهة للطاقة تُمثّل عقبة خطيرة. إن توقعات الطلب على الطاقة في المستقبل مُقلقة حقاً، وقد تُساوي ما تستهلكه دول بأكملها.
إذا أردنا تلبية هذا الطلب، نحتاج إلى مزيج ذكي من مصادر الطاقة. الطاقات المتجددة رائعة على المدى الطويل، لكنها تعاني من تقلبات في التوريد والتوسع السريع. تُوفر الطاقة النووية، بما في ذلك المفاعلات النمطية الصغيرة الأحدث، خياراً موثوقاً ومنخفض الكربون يُلفت أنظار شركات التكنولوجيا الكبرى. لكننا ما زلنا بحاجة إلى معالجة مسائل السلامة والتكلفة والوقت اللازم للبناء.
وتذكّر، الأمر لا يتعلق فقط بالكهرباء. إن التأثير البيئي الأوسع للذكاء الاصطناعي، من المياه التي يستهلكها لتبريد مراكز البيانات، إلى أكوام النفايات الإلكترونية المتزايدة من أجهزته، والموارد التي يستهلكها أثناء التصنيع، ضخم. نحتاج إلى النظر إلى الصورة الكاملة إذا كنا جادين في تقليل البصمة البيئية للذكاء الاصطناعي.
الخبر السار؟ هناك الكثير من الأفكار والابتكارات الواعدة.
تُوفر خوارزميات الذكاء الاصطناعي الموفرة للطاقة، وإدارة الطاقة الذكية في مراكز البيانات، والبرامج المُدركة للذكاء الاصطناعي التي يمكنها إدارة الأحمال العمل بكفاءة، والانتقال نحو الذكاء الاصطناعي على الجهاز، جميعها طرقاً للحد من استهلاك الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، إن مجرد الحديث عن التأثير البيئي للذكاء الاصطناعي يعني أن المناقشات حول السياسات والقواعد للدفع نحو الاستدامة تحدث أخيراً.
يتطلب التعامل مع تحديات الطاقة والبيئة للذكاء الاصطناعي من الجميع، الباحثين، وصناعة التكنولوجيا، وواضعي السياسات، أن يتكاتفوا ويعملوا معاً، وبسرعة.
إذا جعلنا كفاءة الطاقة أولوية قصوى في كيفية تطوير الذكاء الاصطناعي، واستثمرنا بشكل صحيح في الطاقة المُستدامة، وَدَرنا الأجهزة بشكل مسؤول من المهد إلى اللحد، ووضعنا سياسات داعمة، فيمكننا أن نهدف إلى مستقبل تُفتَح فيه إمكانات الذكاء الاصطناعي المذهلة بطريقة لا تُدمر كوكبنا.
يجب أن يكون السباق للريادة في مجال الذكاء الاصطناعي سباقاً نحو ذكاء اصطناعي مُستدام أيضاً.
هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي.
