Miks kasutavad tehisintellekti andmekeskused nii palju vett?

Tehisintellekti töökoormused töötavad füüsilistel masinatel. Kui graafikaprotsessorid, protsessorid, mälu, salvestusseadmed ja võrguseadmed tarbivad elektrit, muutub peaaegu kogu see elektrienergia lõpuks andmekeskuses soojuseks.

Tavaline veebiserver võib küll kergeid päringuid töödelda, kuid tehisintellekti koolitamine ja järelduste tegemine võivad hoida kiirendid pikka aega kõrge koormusega töötamas. Tihedalt täidetud GPU-rackid tekitavad palju rohkem soojust väiksemal pinnal kui traditsioonilised ettevõtte IT-seadmed.

Seega ei ole jahutus mitte lihtsalt valikuline mugavussüsteem. See on osa infrastruktuurist, mis on vajalik kiipide hoidmiseks ohututes töötemperatuurides, jõudluse piiramise vältimiseks, riistvara kaitsmiseks ja kasutajatele usaldusväärse teenuse tagamiseks.

Kaasaegsetes tehisintellekti andmekeskustes koondatakse sageli tuhandeid GPU-sid klastritesse. Need GPU-d on loodud paralleelarvutuste tegemiseks, mistõttu on need nii kasulikud neurovõrkude treenimiseks ja järelduste tegemise töökoormuste täitmiseks.

Sama tihedus, mis muudab tehisintellekti infrastruktuuri võimsaks, tekitab ka soojuskoormust. Rohkem kiirendajaid ühe serveriresti kohta tähendab suuremat võimsustarbimist, rohkem võrgustikku, rohkem mälu ja rohkem soojust, mis tuleb serveritest ära juhtida.

Seetõttu on tehisintellekti andmekeskused tihedalt seotud nii elektrienergia kui ka jahutusvõimsusega. Asukohal võib olla küll piisavalt maad või kiudoptilist ühendust, kuid seda võivad siiski piirata kättesaadav elektrienergia, soojuse ärajuhtimise võimsus või kohalikud veega seotud asjaolud.

Vesi on jahutamisel kasulik, kuna suudab soojust tõhusalt ära juhtida. Paljud andmekeskused kasutavad jahutatud vee ringlusüsteeme, jahutustorne, aurustumisjahutust või hübriidsüsteeme, mis ühendavad õhu ja vee sõltuvalt välistingimustest.

Aurustussüsteemis aurustatakse osa veest tahtlikult, et soojust ära juhtida. See võib vähendada mehaaniliseks jahutamiseks vajalikku elektrienergiat, eriti võrreldes jahutusseadmete intensiivse kasutamisega soojades tingimustes, kuid see võib suurendada kohalikku veetarbimist.

Mitte kõik andmekeskused ei kasuta sama lahendust. Mõned rajatised tuginevad rohkem õhujahutusele, mõned kasutavad kiipide lähedal suletud ringlusega vedelikjahutust ning mõned kasutavad taaskasutatud või mittejoogivett. Veetarbimise jalajälg sõltub jahutusarhitektuurist, kliimast ja käitamisstrateegiast.

Otsene veekasutus tähendab andmekeskuse territooriumil tarbitavat vett, mida kasutatakse tavaliselt jahutamiseks või niiskuse reguleerimiseks. See on probleemi kõige silmatorkavam aspekt, eriti kui rajatis kasutab aurustumisjahutust veepuudusega piirkonnas.

Ka kaudne veekasutus võib olla oluline. Elektrienergia tootmiseks võib sõltuvalt kohalikust elektrivõrgust olla vaja vett elektrijaama jahutamiseks või kütuse tootmiseks. Andmekeskus, mis kohapeal vee tarbimist vähendab, võib siiski olla seotud veekasutusega läbi tarbitava elektrienergia.

See on üks põhjus, miks avalikkuse hinnangud on väga erinevad. Tõsises hinnangus tuleb täpsustada, kas arvestatakse kohapealset vett, tarneahela vett, elektrienergiaga seotud vett, veevõttu, tarbimist või kõiki neid kategooriaid.

Jahedas, veerikkas piirkonnas tarbitud liiter vett ei avalda samasugust kohalikku mõju kui liiter, mis tarbitakse kuumas, kuivas piirkonnas, kus veevarud on piiratud. Seetõttu võib samal jahutustehnoloogial olla asukohast sõltuvalt väga erinevad tagajärjed.

Kliima mõjutab seda, kui sageli kasutatakse vabajahutust, aurustumisjahutust või mehaanilist jahutust. Elektrivõrgu koosseis mõjutab süsinikdioksiidi heitkoguseid. Kohaliku veevarustuse kättesaadavus mõjutab seda, kas täiendav nõudlus on väike, vastuoluline või rakendamisel keeruline.

Seetõttu ei saa andmekeskuse jätkusuutlikkust taandada üheleainsale globaalsele näitajale. Oluline ei ole mitte ainult see, kui palju vett kasutatakse, vaid ka see, kus ja millal seda kasutatakse ning millised alternatiivsed jahutus- või energiavarustusvõimalused olid olemas.

Veekasutuse vähendamine võib mõnikord suurendada elektritarbimist. Näiteks võib lahendus, mis ei kasuta aurustumisjahutust, tugineda suuremal määral mehaanilistele jahutusseadmetele, mis võib kuumadel perioodidel suurendada energiavajadust.

Võib juhtuda ka vastupidine: vee kasutamine aurustumisjahutamiseks võib vähendada elektritarbimist ja seeläbi ka heitkoguseid, kui elektrivõrk on süsinikdioksiidimahukas. Parim valik sõltub kohalikust veepuudusest, elektrivõrgu süsinikdioksiidimahukusest, ilmastikutingimustest ja seadmete tihedusest.

Seetõttu on läbipaistev aruandlus oluline. Sellised näitajad nagu energiatõhusust iseloomustav PUE ja veekasutust iseloomustav WUE on kasulikud, kuid neid tuleb vaadelda kohalikus kontekstis. Vee säästlik disain ei tähenda automaatselt madalat süsinikdioksiidiheidet, samuti ei tähenda energiasäästlik disain automaatselt vee säästlikku kasutamist.

Jah, kuid ühtset universaalset lahendust ei ole. Valikuvõimaluste hulka kuuluvad parem õhuvoolu juhtimine, kõrgemad töötemperatuurid, suletud tsükliga vedelikjahutus, kuivjahutid, taaskasutatav vesi, mittejoogivesi, paremad asukoha valikud ja tõhusam tehisintellekti riistvara.

Oluline on ka tehisintellekti mudelite optimeerimine. Väiksemad mudelid, tõhus järeldamine, andmete kogumine partiidena, vahemällu salvestamine ja riistvara spetsialiseerimine võivad vähendada konkreetse teenuse arvutusvõimsuse vajadust, mis omakorda vähendab kaudselt soojuse teket ja jahutusvajadust.

Samas võib kogunõudlus siiski kasvada, kui tehisintellekti kasutamine laieneb kiiremini kui tõhusus paraneb. Seetõttu ei ole praktiline eesmärk mitte ainult tõhusam jahutus, vaid ka parem teabe avalikustamine, hoolikas asukoha valik ja infrastruktuuri planeerimine, mis arvestab kohalikku veepuudust.