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La IA y el Agua Thomas
Oysmuller
Un
informe de la ONU destaca el enorme impacto hídrico de la inteligencia
artificial (IA) y los riesgos
ambientales y sociales que esto plantea a nivel mundial. Se estima que, para 2030, los
centros de datos que impulsan la IA consuman tanta agua
como toda la población del África Subsahariana y sus más de 1.300 millones de
personas. Este es el panorama que surge de un nuevo informe del Instituto de Agua, Medio Ambiente y Salud de la ONU (INWEH), publicado en un momento en el que la carrera de la IA es más desenfrenada. a)
La IA, depredadora de luz y agua La construcción de centros de datos dedicados a la inteligencia artificial está de moda a nivel mundial. Gigantes tecnológicos como Amazon, Microsoft, Google y Meta invierten cientos de miles de dólares en instalaciones hiperescalables para entrenar y gestionar modelos de IA.
Estas "fábricas de IA" están
progresando y los políticos las aplauden. Independientemente de si este
"progreso" es deseable o no, los centros consumen electricidad y agua
en zonas que abastecen a ciudades o regiones enteras. Los críticos se topan con esta misma infraestructura: genera un poder no humano capaz de supervisar y controlar a gran cantidad de personas, un tema central en los debates transhumanistas. Viene a la mente la famosa cita de Walter Benjamin:
El progreso, sea deseable o no, siempre es una cuestión política. En cambio, el consumo de beneficios es un hecho. a.1)
Depredadora de luz Un ejemplo actual y paradigmático es el proyecto Amazon Rainier en la zona rural de New Carlisle, Indiana (cerca de South Bend). Uno de los complejos de centros de datos más grandes del mundo se construyó en un tiempo récord en aproximadamente 500 hectáreas de terreno agrícola.
El proyecto, desarrollado
en colaboración con Anthropic (creador del modelo Claude), tuvo un costo
inicial de 11 millones $. Incluye 30 edificios con 1 millón de chips
AWS Trainium II, sin hardware de Nvidia. El requerimiento de electricidad es de hasta 2,2 gwh, teóricamente suficiente para suministrar energía a entre 1 y 1,6 millones de caballos de fuerza. En comparación, esto equivale al consumo de varias ciudades medianas.
Durante la fase de construcción, según información local y permisos, Amazon
puede extraer hasta 31 millones de galones (aprox. 117 millones de
litros) de agua por día del Kankakee Acoustic Product (drenaje de la excavación).
El agua se canalizó a una zanja, lo que provocó protestas de los residentes y
agricultores, cuyas tierras y campos se vieron afectados. El caso de Rainier no es un caso aislado. El consumo mundial de electricidad en centros de datos ronda actualmente los 415 twh (el 1,5% de la electricidad mundial) y se prevé que aumente a 945 twh para 2030, superando el consumo actual de Japón. La IA impulsa este crecimiento. Así, las instalaciones de entrenamiento e inferencia a hiperescala consumen 30 veces más energía que los centros de datos tradicionales. Por lo tanto, un único centro de IA de gran tamaño puede consumir tanta electricidad como 100.000 caballos de fuerza. b) Depredadora de agua El agua es la 2ª parte de la botella. Los centros de datos refrescan a los empleados con sistemas de refrigeración por evaporación o indirectamente a través de centrales eléctricas que generan energía. Un centro de datos promedio puede consumir hasta 20 millones de litros/día, tanto como una ciudad pequeña. A nivel mundial, el consumo de agua en los centros de datos de IA podría alcanzar niveles equivalentes a las necesidades diarias de cientos de miles de personas para 2030 (según informes de la ONU, hasta 9.300 millones de litros). En Estados Unidos, 2/3 de los nuevos centros planificados se ubican en áreas propensas a la sequía. ¿Es este "obstáculo hídrico" lo que se observa en las advertencias sobre riesgos hídricos emitidas por el Foro Económico Mundial y la ONU? Es un tema que debe considerarse. Europa también se enfrenta a esta situación. Con más de 3.300-3.400 centros de datos, el continente es un punto clave, en el que Alemania lidera con más de 529 instalaciones, seguida por el Reino Unido (523) y Francia (322). El fuego está en las regiones FLAP D (Francia, Londres, Ámsterdam, París, Dublín), pero el auge de la IA está desapareciendo más que nunca en los países del norte (Noruega, Suecia, Finlandia) gracias a la energía renovable de las costas bajas y la refrigeración natural. En Alemania, los centros de datos consumen actualmente más del 4% de la electricidad (más de 20-26 twh), y en Francia llega hasta el 40% a nivel local. La Agenda Roja Federal predijo un aumento al 10% (78-116 twh) para 2037. Están impulsando nuevos proyectos a gran escala en Brandeburgo (por ejemplo, 888 mw planificados) y Mecklemburgo-Pomerania Occidental. Los políticos suelen advertir del riesgo de escasez de agua en estas regiones en particular. En Irlanda, los centros de datos consumen más del 20% de la electricidad (y se prevé que alcancen el 24% en 2026), y en algunas zonas, el consumo llega hasta el 80%. También generan protestas en España y Suiza.
Microsoft, Google y otras empresas están construyendo instalaciones
hiperescalables centradas en el entrenamiento de IA. La UE está impulsando
centros adicionales optimizados para IA en Chequia, Polonia y los Países
Bajos para reducir la dependencia de la nube en Estados Unidos, mientras los problemas de
energía y agua aún no se han resuelto o se están trasladando a la población.
Se
espera que los centros de datos consuman el doble de energía y agua para 2030 a
medida que se expandan para satisfacer el aumento de la demanda de inteligencia
artificial, dijeron investigadores de la ONU el miércoles.
A
menos que los gobiernos tengan en cuenta los crecientes costos ambientales de la
IA, su rápido despliegue también podría agotar los escasos recursos
terrestres y generar montañas de residuos electrónicos, advirtió el Instituto
de Agua, Medio Ambiente y Salud de la ONU en un
informe.
El
año pasado, los centros de datos consumieron 448 twh de
electricidad a nivel mundial, más que toda Arabia Saudita. La IA representó
una quinta parte del total.
Además,
consumieron 4,5 billones de litros de agua, suficiente para satisfacer las
necesidades de más de 600 millones de personas en el África Subsahariana, al
tiempo que generaron 189 millones de toneladas de emisiones de CO2.
El
debate público a menudo sigue tratando la IA como software, pero la IA también
es infraestructura física, llena de centros de datos, generación de electricidad,
sistemas de refrigeración, redes de transmisión, chips, minerales, tierra y
agua. Es lo concluye Kaveh Madani, director del instituto y autor principal del
informe de la ONU.
Se
prevé que el consumo energético anual de los centros de datos se duplique
hasta alcanzar los 945 twh en 2030, una cifra similar a la de todo Japón, y que
la IA represente el 40% del total.
Se
prevé que el consumo de agua alcance los 9,3 billones de litros, mientras que
las emisiones de CO2 aumentarán a 399 millones de toneladas.
Se prevé que la superficie ocupada por los centros de
datos aumente de 6.900 km2
en 2025 a más de 14.500 km2 para 2030.
Si
bien la IA podría aumentar la eficiencia optimizando las redes eléctricas y
reduciendo el desperdicio, es probable que la demanda general de electricidad y
agua siga aumentando a medida que los países y las corporaciones compiten por
construir nueva capacidad. Así las cosas, "la competencia por crecer más rápido que los demás eclipsa
los principios más básicos del crecimiento sostenible", añade Madani.
La
IA no se quedará sin agua ni electricidad a nivel mundial. Sin embargo, en
lugares específicos, una expansión de centros de datos mal planificada podría
entrar en conflicto con la escasez de recursos existente. Por eso, es
fundamental una planificación responsable ahora, antes de que la
infraestructura y las dependencias se consoliden. b)
¿Qué es un centro de datos? El entrenamiento y la implementación de modelos de IA se realizan principalmente en centros de datos. Para comprender el papel de los centros de datos en el sistema energético, primero es necesario comprender sus componentes.
Los centros de datos son instalaciones que albergan servidores,
sistemas de almacenamiento, equipos de red y componentes asociados, instalados
en racks y organizados en filas. Este equipo informático, junto con una serie
de equipos auxiliares necesarios para su correcto funcionamiento, comprende lo
siguiente.
Los
servidores son ordenadores que procesan y almacenan datos. Pueden estar
equipados con unidades centrales de procesamiento (CPU) y aceleradores
especializados, como unidades de procesamiento gráfico (GPU). En promedio,
representan alrededor del 60% del consumo eléctrico en los centros de datos
modernos, aunque este porcentaje varía considerablemente según el tipo de
centro.
Los
sistemas de almacenamiento son dispositivos que se utilizan para el
almacenamiento y la copia de seguridad centralizados de datos, y representan
alrededor del 5% del consumo de electricidad.
Los
equipos de red incluyen conmutadores para conectar dispositivos dentro del
centro de datos, enrutadores para dirigir el tráfico y balanceadores de carga
para optimizar el rendimiento. Los equipos de red representan hasta el 5% de la
demanda de electricidad.
La
refrigeración y el control ambiental se refieren a los equipos que regulan la
temperatura y la humedad para mantener los equipos informáticos funcionando en
condiciones óptimas. El porcentaje de consumo de los sistemas de refrigeración
en un centro de datos varía desde aproximadamente un 7% en centros de datos
hiperescalables eficientes hasta más del 30% en centros de datos empresariales
menos eficientes. Las baterías de los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y los generadores de respaldo están diseñados para mantener el centro de datos con energía durante los cortes de suministro eléctrico.
Si bien los UPS, como
los generadores de respaldo, se utilizan con poca frecuencia, sí son totalmente
necesarios para
garantizar los altísimos niveles de confiabilidad (que deben cumplir los centros
de datos) y otras
infraestructuras (como iluminación, equipamiento de oficina para el personal
que trabaja en las instalaciones...). c)
Demanda energética de los centros de datos
Los
centros de datos, al menos a la escala actual, son actores relativamente nuevos
en el sistema energético global. Hoy en día, se estima que el consumo de
electricidad de los centros de datos asciende a unos 415 twh,
lo que representa aproximadamente el 1,5% del consumo mundial de electricidad
en 2026. Este consumo ha crecido a un ritmo del 12% anual durante los últimos
5 años. El auge de la IA está acelerando el despliegue de servidores de alto rendimiento, lo que se traduce en una mayor densidad energética en los centros de datos.
Comprender el ritmo y la magnitud de la adopción de aceleradores es
fundamental, ya que será un factor determinante de la demanda futura de
electricidad. Por lo tanto, la información clave para nuestro modelo son las
proyecciones a corto plazo del sector sobre los envíos de servidores, teniendo
en cuenta las perspectivas de la demanda y las limitaciones de la oferta. Existe una considerable incertidumbre tanto sobre el consumo de los centros de datos en la actualidad como en el futuro. La incertidumbre en torno a la demanda futura de electricidad exige un enfoque basado en escenarios para explorar alternativas y ofrecer perspectivas sobre los plazos relevantes para la toma de decisiones en el sector energético.
Si bien el sector tecnológico avanza con rapidez y un
centro de datos puede estar operativo en dos o tres años, el sistema energético
en general requiere plazos más largos para la planificación y construcción de
infraestructuras, lo que a menudo implica una planificación exhaustiva, largos
tiempos de construcción y una elevada inversión inicial.
Tres
escenarios de sensibilidad (despegue, alta eficiencia y obstáculos) reflejan
las incertidumbres en las mejoras de eficiencia del hardware y el software, la
adopción de la IA y los cuellos de botella del sector energético. Nuestro escenario base prevé que el consumo mundial de electricidad para centros de datos se duplique, alcanzando aproximadamente 945 twh para 2030, lo que representa algo menos del 3% del consumo total mundial de electricidad en ese año.
Entre
2025 y 2030, el consumo de electricidad de los centros de datos crece
alrededor de un 15% anual, más de cuatro veces más rápido que el crecimiento
del consumo total de electricidad de todos los demás sectores. Sin embargo, en
un contexto más amplio, una participación del 3% en 2030 significa que la
cuota de los centros de datos en la demanda mundial de electricidad sigue siendo
limitada. Se prevé que el consumo eléctrico en servidores acelerados, impulsado principalmente por la adopción de la IA, crezca un 30% anual en el escenario base, mientras que el crecimiento del consumo eléctrico en servidores convencionales es más lento, del 9% anual. Los servidores acelerados representan casi la mitad del aumento neto del consumo eléctrico global de los centros de datos, mientras que los servidores convencionales representan solo alrededor del 20%. Otros equipos de TI y la demanda de infraestructura (refrigeración y demás infraestructura) representan alrededor del 10% y el 20% del aumento neto, respectivamente. Los 3 tipos de centros de datos (empresariales, de coubicación y proveedores de servidores, e hiperescala) contribuyen al crecimiento del consumo eléctrico. .
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