Koks yra DI medžiagų pėdsakas?

DI modelis ekrane gali atrodyti kaip programinė įranga, tačiau jo veikimui reikia ilgos fizinės grandinės. Kasyklos ir rafinavimo įmonės tiekia žaliavas, puslaidininkių gamyklos gamina procesorius ir atmintį, įrangos gamintojai surenka serverius, o duomenų centrai užtikrina elektros tiekimą, tinklo ryšį ir aušinimą.

Ši skirtis svarbi, nes eksploatuojant suvartojama elektra sudaro tik vieną gyvavimo ciklo dalį. Dar prieš serveriui apdorojant pirmąją užklausą, energija ir medžiagos jau būna panaudotos jo lustams, spausdintinėms plokštėms, maitinimo blokams, duomenų kaupikliams, aušinimo įrangai ir pastatui, kuriame visa tai įrengta, pagaminti bei pastatyti.

Vienu skaičiumi viso šio pėdsako apibūdinti neįmanoma. Tyrimų aprėptis skiriasi: vieni apima tik skaičiavimo įrangą, kiti įtraukia pastatus, elektros infrastruktūrą, vandenį, tinklus, keitimo ciklus ar tvarkymą pasibaigus naudojimo laikui. Patikimame vertinime turi būti nurodyta, kas į jį įtraukta.

DI spartintuvus sudaro procesoriai, didelio pralaidumo atmintis, spausdintinės plokštės, aušinimo komponentai ir sudėtingi lustų korpusavimo sprendimai. Jų gamybai reikia itin griežtai kontroliuojamų sąlygų, pasikartojančių apdorojimo etapų, ypač gryno vandens, elektros, specialiųjų dujų ir cheminių medžiagų.

Mažesnių matmenų puslaidininkių technologiniai procesai gali užtikrinti didesnį skaičiavimo našumą, tačiau gamyba dėl to nepraranda poveikio aplinkai. The Shift Project apžvalgoje pažymima, kad pažangėjant gamybos procesams energijos ir vandens sąnaudos bei šiltnamio efektą sukeliančių dujų poveikis vienam silicio ploto vienetui gali didėti, o vieši atskirų gaminių duomenys tebėra neišsamūs.

Todėl efektyvumą reikia vertinti dviem lygmenimis. Naujesnis spartintuvas gali atlikti tą patį darbo krūvį naudodamas mažiau elektros, tačiau ankstyvas įrangos keitimas sukuria naują gamybos pėdsaką. Geriausias rezultatas priklauso nuo darbo krūvio vykdymo efektyvumo, naudingo tarnavimo laiko, panaudojimo lygio ir to, kas nutinka pakeistai įrangai.

Serveriuose yra plieno, aliuminio, vario, silicio ir daug mažesnių kiekių specializuotų medžiagų, naudojamų elektronikoje, akumuliatoriuose, magnetuose, jungtyse ir elektros sistemose. The Shift Project apibendrintuose ADEME tyrimuose pažymima, kad skaitmeninėje įrangoje gali būti daugiau nei 50 metalų.

Svarbi ne vien kiekvienos medžiagos masė. Gavyba, rafinavimas ir komponentų gamyba vyksta skirtingose šalyse, kur energijos ir vandens naudojimo, taršos, darbo ir valdymo sąlygos gali labai skirtis. Nedidelis sunkiai rafinuojamos medžiagos kiekis gali turėti poveikį, kurio galutinis serverio svoris neatskleidžia.

Tiekimo grandinės taip pat yra geografiškai koncentruotos. Stanford universiteto AI Index pabrėžia, kad pažangių puslaidininkių gamyba ir DI skaičiavimo pajėgumai sutelkti nedaugelyje šalių. Ši koncentracija gali riboti pramonės pajėgumus ir lemti netolygų naudos bei aplinkosauginės naštos pasiskirstymą.

DI infrastruktūrai reikia daugiau nei spartintuvų spintų. Duomenų centrams naudojamas betonas, konstrukcinis plienas, elektros pastotės, atsarginės sistemos, akumuliatoriai, transformatoriai, skirstymo įrenginiai, kabeliai, siurbliai, šilumokaičiai, aušinimo bokštai ir tinklo įranga.

Gamybos ir statybos metu susidarantys įkūnytieji išmetamieji teršalai dažnai sudaro mažesnę dalį nei eksploatavimo metu išmetami teršalai, kai elektros tinkle vyrauja iškastinis kuras, tačiau jų negalima ignoruoti. Jų santykinė svarba didėja mažėjant elektros anglies dioksido intensyvumui, nes betonas, plienas, elektronika ir pakaitinė įranga išlieka gyvavimo ciklo dalimi.

Pastatai ir IT įranga sensta skirtingu tempu. 2026 m. pateiktame dokumente apie Google duomenų centrą Agate Nebraskoje nurodytas įprastas ilgesnis nei 25 metų projektinis objekto tarnavimo laikas ir 30–50 metų pastato laikančiųjų bei atitvarinių konstrukcijų tarnavimo laikas, o vidinės skaičiavimo, elektros ir aušinimo posistemės keičiamos arba modernizuojamos moduliais. Tai operatoriaus pateiktas vieno duomenų centro aprašymas, o ne visuotinė sektoriaus taisyklė.

Spartesnių spartintuvų paklausa gali trumpinti faktinius keitimo ciklus, net jei senesnė įranga vis dar veikia. Nauja įranga gali užtikrinti didesnį našumą vienam vatui, tačiau jos gamybai vėl reikia medžiagų, pramoninės energijos, transportavimo ir įrengimo.

Nebenaudojama aparatinė įranga netampa atliekomis automatiškai. Kai kuriuos serverius ir komponentus galima priskirti mažiau reikliems darbo krūviams, atnaujinti, perparduoti ar panaudoti atsarginėms dalims. Saugi duomenų tvarkymo praktika, suderinamumas, energinis efektyvumas ir techninės priežiūros sąnaudos lemia, ar pakartotinis naudojimas yra praktiškas.

Tai, ko negalima panaudoti pakartotinai, patenka į elektronikos atliekų tvarkymo sistemą. UNU-INWEH ataskaitoje cituojama prognozė, pagal kurią iki 2030 m. su DI susijusių elektronikos atliekų kiekis gali siekti iki 2.5 milijono tonų per metus. Tai ateities įvertis, o ne išmatuotas dabartinis bendras kiekis; jis labai priklauso nuo diegimo ir keitimo prielaidų.

Puslaidininkių ir elektronikos gamybai gali reikėti vandens, tirpiklių, specialiųjų dujų ir patvarių cheminių medžiagų. PFAS naudojamos kai kuriuose puslaidininkių gamybos procesuose ir šilumos perdavimo srityse, tačiau vieši duomenys neleidžia vien DI priskirti tikslaus pasaulinio PFAS kiekio.

Žemės naudojimas yra dar vienas vertinimo aspektas. Kasyklos, gamyklos, elektros gamybos objektai, perdavimo linijos ir duomenų centrų kompleksai užima plotą, tačiau žemės naudojimo pėdsako rezultatai labai priklauso nuo elektros šaltinio ir apskaitos metodo. UNU-INWEH ataskaita parodo, kodėl mažas anglies dioksido pėdsakas, mažos vandens sąnaudos ir mažas užimamas plotas ne visada pasiekiami tuo pačiu sprendimu.

Šis poveikis gali pasireikšti toli nuo galutinės paslaugos naudotojų. Mineralinės žaliavos gali būti išgaunamos viename regione, rafinuojamos kitame, paverčiamos lustais dar kitur, o vėliau įrengiamos duomenų centruose, aptarnaujančiuose naudotojus visame pasaulyje. Gyvavimo ciklo analizė padeda atskleisti šį išskaidytą poveikį, neapsimetant, kad viską galima sutraukti į vieną rodiklį.

Tiesioginės priemonės yra ilgesnis naudingas aparatinės įrangos tarnavimo laikas, aukštas serverių panaudojimo lygis, taisomos ir modulinės sistemos, pirmenybė pakartotiniam naudojimui prieš perdirbimą, švaresnė gamyba ir geresnis vertingų medžiagų atgavimas. Operatoriai taip pat gali skelbti atskirų gaminių pėdsaką ir keitimo politiką, kad pažangą būtų galima patikrinti.

Svarbūs ir programinės įrangos sprendimai. Mažesni, konkrečiam tikslui tinkami modeliai, efektyvus išvedimas, paketinis apdorojimas, kvantavimas ir paprastų užduočių nukreipimas į mažiau išteklių reikalaujančias sistemas leidžia naudingą darbą atlikti su esama įranga. Efektyvumas mažina bendrą pėdsaką tik tada, kai paklausos augimas nepanaikina sutaupymo.

Būtina gerinti matavimus. Ataskaitose reikėtų atskirti eksploatuojant suvartotą elektrą nuo įkūnytųjų išmetamųjų teršalų, nurodyti gyvavimo ciklo ribas ir atskirti visos įmonės vidurkius nuo atskirų objektų duomenų. Tikslas yra ne kiekvienai užklausai priskirti vieną tikslų medžiagų pėdsako skaičių, o padaryti infrastruktūros sprendimus skaidresnius ir lengviau palyginamus.