Veri merkezleri devasa boyutlara ulaştıkça enerji verimliliği de büyük ölçüde arttı
Peki bu durum yapay zeka çağında da devam edebilir mi?
Avustralya'nın Sidney kenti yakınlarında 74.000 metrekarelik bir arsa üzerinde yer alan 42 veri salonundan birine adım attığınızda steril bir bilim kurgu dünyasına dalıyorsunuz. Devasa bir "hiper ölçekli" veri merkezinin atan metal kalpleri olan binlerce vınlayan sabit disk içeren siyah sunucu kabinleri titiz bir düzen içinde sıralanıyor. Tepede, fiber optik kablolar her bir kabine veri taşıyor; metal teller, elektrik. Dışarıda bir trafo merkezi güç sağlar; bataryalar ve jeneratörler yedek sağlar. Dijital dünya kesintisiz bir elektrik akışıyla durmadan titreşir.
2022 yılında veri merkezleri 240 ila 500 terawatt-saat arasında elektrik kullanmıştır; bu da 2000 yılında %0,5 olan dünya çapında tüketilen elektriğin yaklaşık %1-2'sine denk gelmektedir. Tahminlerin alt sınırında bu, Avustralya'nın bir ülke olarak kullandığından daha fazla; üst sınırında ise en büyük 10. elektrik tüketicisi olan Fransa'dan daha fazla.
Dijital deneyimlere yönelik artan talep, daha fazla ve daha büyük veri merkezleri anlamına geliyor. Uluslararası Enerji Ajansı'na (iea) göre Amazon, Google, Meta ve Microsoft 2021'de 72 terawatt-saat elektrik kullanarak 2017'deki kullanımlarının iki katından fazlasını gerçekleştirdi. Bu dört şirket 2022 yılı itibariyle küresel hiper ölçekli veri merkezi kapasitesinin yaklaşık %80'ini oluşturuyor. Geri kalanının büyük bir kısmı Çin'de. İç Moğolistan bölgesindeki uzak kuzey şehri Hohhot'ta 140 futbol sahası büyüklüğünde araziler üzerinde birkaç hiper ölçekli veri merkezi inşa ediliyor. Çinli teknoloji devi ve bulut sağlayıcısı Huawei, büyük devlet şirketleri China Telecom ve China Mobile ile birlikte operatörler arasında yer alıyor.
Çin dışında, veri merkezi inşaatının hızı, bazı hükümetlerin yavaşlatmak zorunda hissettiği noktaya kadar kaynakları vergilendiriyor. Singapur 2019 yılında, daha fazla veri merkezi inşa etmenin 2050 yılına kadar net sıfır emisyona ulaşma taahhüdünü yerine getirmeyi zorlaştırabileceği endişesiyle yeni veri merkezlerinin inşasını geçici olarak durdurdu. (2023'te tekrar izin vermeye başladı ve TikTok'un ana şirketi ByteDance dahil olmak üzere birkaç yeni veri merkezi için güç tahsis etti). İrlanda'da ulusal kamu hizmeti kuruluşu EirGrid, şebekeye bağlı enerji kapasitesinin tükenmesi endişesiyle 2028 yılına kadar yeni veri merkezlerine bağlantı vermeyi durdurdu; veri merkezleri halihazırda buradaki elektrik tüketiminin %18'ini oluşturuyor. (Microsoft, Dublin'deki bir veri merkezine güç sağlamak için bağımsız bir gaz santrali kullanarak bu sorunu aşabilir).
Kuzey Virginia'da bir kamu hizmeti şirketi olan Dominion, şirketin ifadesiyle "sistemimizin bütünlüğünün bu büyümeyi destekleyebileceğinden emin olmak" için 2022 yılında birkaç ay boyunca veri merkezlerine yeni güç bağlantılarını durdurdu. Bazen veri merkezi sokağı olarak da anılan Kuzey Virginia, çoğu Loudoun County'de 75 kilometrekarelik bir alanda olmak üzere üç kilometrekareden biraz fazla veri merkezine ev sahipliği yapıyor. Küçük bir alana çok fazla elektrik sağlamak lojistik açıdan zordur. Dominion, talebin önümüzdeki 15 yıl içinde yaklaşık %85 oranında artacağını söylüyor.
Bu gibi duraklamalar veri merkezi büyümesini durdurmadı, aksine başka yerlere kaydırdı. Maryland ve Malezya gibi daha az kaynak kısıtlaması olan ikincil pazarlarda daha fazla veri merkezi ortaya çıkıyor. Bu bölgelerde veri merkezi faaliyetleri arttıkça, bu hükümetler şebekelerini korumak için devreye girmek zorunda kalabilir.
Tüm bunlara rağmen internetin elektrik kullanımı oldukça verimli olmuştur. IEA'ya göre 2015 ve 2022 yılları arasında internet kullanıcılarının sayısı %78, küresel internet trafiği %600 ve veri merkezi iş yükü %340 oranında artmıştır. Ancak bu veri merkezleri tarafından tüketilen enerji sadece %20-70 oranında artmıştır.
Bu gelişmiş verimlilik kısmen hesaplamadaki gelişmiş tutumluluktan kaynaklanmaktadır. On yıllar boyunca aynı miktarda hesaplama yapmak için gereken enerji, Koomey yasası olarak bilinen bir eğilimle, her iki buçuk yılda bir yarı yarıya azalmıştır. Veri merkezlerinin boyutları büyüdükçe, enerji kullanımlarının giderek daha büyük bir kısmının hesaplamaya gitmesiyle verimlilik de artmıştır.
Susuzluk tuzakları
Ne yazık ki, ölçeğin bazı verimlilikleri başka bir önemli kaynağın pahasına olmuştur: su. 2000'li yıllara gelindiğinde, veri merkezleri giderek daha güçlü sunucuların sıkıca kümelendiği raflara dönüştükçe, veri işlemekten ısınan sunucuları soğutmak için endüstriyel güçte klima sistemlerine ihtiyaç duymaya başladılar. Bu sistemler, sunucuları soğutan havayı soğutmak için büyük miktarlarda su gerektiriyor. Singapur gibi özellikle sıcak yerlerde, veri merkezlerinin suya olan susuzluğu daha da artıyor.
Çipler giderek daha güçlü hale geldikçe, daha da ısınıyorlar - daha küçük bir alana daha fazla transistör paketlemek, elektronları daha hızlı hareket ettirebileceğiniz ve daha fazla ısı üretebileceğiniz anlamına geliyor. Bu, çipleri hesaplama birimi başına daha verimli hale getirir, ancak çip başına daha fazla soğutma gerektirir. 2022 yılında Google ve Microsoft, çoğu veri merkezlerinde olmak üzere 32 milyar litre su tüketmiştir; bu miktar zengin bir ülkedeki yaklaşık 700.000 kişiye eşittir. (Genellikle eski suyu atmak, temizleyip soğutma havuzları aracılığıyla geri dönüştürmekten daha ucuz ve enerji açısından daha verimlidir).
Dünya, teknoloji devlerinin tükettikleri kaynaklar konusunda endişeli olmaları ve yenilenebilir enerjiye büyük yatırımlar yapmaları (ya da endişeli görünmenin uzun vadeli mali çıkarlarına uygun olduğuna karar vermeleri) konusunda şanslı. Teknoloji şirketleri, güç satın alma anlaşmaları (ppas) yoluyla yeşil enerjinin açık ara en büyük alıcılarıdır. Bunlar, bir alıcı (veri merkezi şirketi gibi) ile bir enerji üreticisi (güneş veya rüzgar çiftliği işletmecisi gibi) arasında, kamu hizmetlerinden toplu alım yapmak yerine önceden belirlenmiş bir fiyattan elektrik satın almak için yapılan uzun vadeli sözleşmelerdir. ppas, yenilenebilir projelerin inşa edilmesini kolaylaştıran bir finansal güvenlik düzeyi sağlar. Bir araştırma şirketi olan Bloombergnef'e göre, veri merkezi endüstrisi bu şekilde toplu olarak 74 gigawatt kapasite eklemiştir (veya ekleyecektir).
Teknoloji şirketleri ayrıca büyük miktarlarda yenilenebilir enerji sertifikası (recs) satın almaktadır; bu sertifikalar yenilenebilir kapasitenin oluşturulmasını finanse etmenin bir yoludur. Bir enerji şirketine, yenilenebilir enerji kaynağından üretilen ve şebekeye verilen elektrik için recs verilir. Daha sonra rec'leri istedikleri gibi satmakta serbesttirler. Recs kullanan teknoloji devleri, veri merkezlerine güç sağlamak için kullandıkları gerçek elektrik karbon içermediği halde veri merkezlerinin karbon içermediğini iddia edebilirler.
Birçok gelişmiş yapay zeka firmasının veri merkezi devi olması tesadüf değil
Bu da hızlı bir şekilde artar. Büyük bir dil modeli, güç tüketen on binlerce özel ai