ChatGPT, ความมหัศจรรย์ของการประมวลผลภาษาธรรมชาติสมัยใหม่, สามารถสร้างความประทับใจให้กับผู้ใช้ทั่วโลกด้วยความสามารถในการสร้างข้อความที่เหมือนมนุษย์, ตอบคำถาม, และแม้กระทั่งเขียนโค้ด อย่างไรก็ตาม หลังจากปัญญาที่ซับซ้อนนี้ มีโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญซึ่งมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ: ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่เก็บและจ่ายพลังงานให้กับโมเดลเหล่านี้ ศูนย์ข้อมูลเหล่านี้ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการฝึกและใช้งาน ChatGPT ใช้พลังงานจำนวนมหาศาล และส่วนใหญ่ของพลังงานนั้นถูกใช้ในการสร้างความร้อน เพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่บอบบางเหล่านี้ร้อนเกินไปและล้มเหลว ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพจึงมีความจำเป็น และมักต้องพึ่งพาน้ำอย่างมาก ดังนั้น น้ำจึงเป็นสิ่งจำเป็นในฐานะตัวทำความเย็นเพื่อให้ ChatGPT ทำงานได้
Anakin AI
ศูนย์ข้อมูลซึ่งเป็นบ้านทางกายภาพของโมเดล AI เช่น ChatGPT เต็มไปด้วยเซิร์ฟเวอร์ อุปกรณ์เครือข่าย และอุปกรณ์เก็บข้อมูล ศูนย์เหล่านี้ใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมหาศาลในการทำการคำนวณที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผล AI ผลผลิตโดยตรงจากการใช้พลังงานนี้คือการสร้างความร้อน ในขณะที่โปรเซเซอร์คำนวณหมายเลข, ชิปหน่วยความจำเก็บข้อมูล และการ์ดเครือข่ายส่งข้อมูล ทั้งหมดนี้ปล่อยความร้อนออกมาเป็นผลพลอยได้ หากความร้อนนี้ไม่ได้รับการจัดการอย่างระมัดระวัง อุณหภูมิภายในศูนย์ข้อมูลสามารถเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วถึงระดับที่ทำให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ ซึ่งอาจนำไปสู่การทำงานผิดพลาดและแม้แต่การล้มเหลวโดยสิ้นเชิง ลองนึกภาพการพยายามรันพีซีเกมที่มีประสิทธิภาพสูงภายในตู้ที่ไม่มีการระบายอากาศ – ส่วนประกอบจะร้อนเกินไปอย่างรวดเร็ว และระบบจะพัง หลักการเดียวกันนี้ใช้ได้กับศูนย์ข้อมูล แต่ในขนาดที่ใหญ่กว่ามาก ปัญหาการจัดการความร้อนจึงเป็นศูนย์กลางของการดำเนินงานของระบบ AI ขนาดใหญ่ใดๆ
การทำความเย็นด้วยน้ำเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในการรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสมภายใน เนื่องจากน้ำมีความจุความร้อนสูงมาก ซึ่งหมายความว่าสามารถดูดซับความร้อนได้มากก่อนที่อุณหภูมิของตนเองจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมน้ำจึงมีประสิทธิภาพมาก ให้พิจารณาว่าต้องใช้พลังงานเพียงหนึ่งแคลอรี่เพื่อเพิ่มกรัมหนึ่งของน้ำด้วยหนึ่งองศาเซลเซียส โดยคุณสมบัตินี้เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ พิจารณาหลายแคลอรี่ที่สร้างขึ้นจากสถานที่เก็บข้อมูลขนาดใหญ่ เช่น ศูนย์ที่สนับสนุนระบบ เช่น ChatGPT คุณสมบัตินี้ช่วยให้น้ำสามารถนำความร้อนออกไปและรักษาอุปกรณ์ให้อยู่ในอุณหภูมิที่ทำงานได้ ในระบบทำความเย็นด้วยน้ำทั่วไป น้ำจะถูกหมุนเวียนผ่านท่อที่อยู่ใกล้กับส่วนประกอบที่สร้างความร้อน เมื่อมีน้ำไหล มันจะดูดซับความร้อน และน้ำร้อนจะถูกสูบออกไปที่หอระบายความร้อนหรือตู้เย็น ที่ที่ความร้อนจะถูกระบายออกไปสู่สิ่งแวดล้อมโดยการระเหยหรือกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนอื่น ๆ น้ำที่เย็นลงจะถูกหมุนเวียนกลับไปยังศูนย์ข้อมูลเพื่อตอกย้ำกระบวนการนี้
การทำความเย็นด้วยของเหลวโดยตรงเป็นวิธีใหม่ วิธีนี้เริ่มที่จะได้รับความนิยมจากศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่ ต้องการวางของเหลวโดยตรงบนส่วนประกอบที่สร้างความร้อน เช่น CPU และ GPU โดยปกติจะทำโดยใช้แผ่นเย็นที่ติดอยู่กับส่วนประกอบ แผ่นเย็นจะถูกเติมด้วยสารหล่อเย็น เทคโนโลยีการทำความเย็นนี้มีประสิทธิภาพมาก มันสามารถดึงความร้อนออกจากส่วนประกอบการคอมพิวเตอร์ที่มีความหนาแน่นสูง ระบบทำความเย็นด้วยของเหลวโดยตรงสามารถลดการใช้พลังงานและลดความต้องการน้ำ พวกเขายังช่วยให้ทำได้ในระดับที่สูงขึ้น นี่เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับธุรกิจที่ต้องการลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนโดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพ
การทำความเย็นแบบแช่ลงไปถึงขีดสุด เซิร์ฟเวอร์จะถูกแช่ในของเหลวที่ไม่เป็นสื่อไฟฟ้า ของเหลวนี้จะดูดซับความร้อนและทำให้ส่วนประกอบทั้งหมดเย็นลง วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูงและสามารถนำความร้อนไปจากส่วนประกอบโดยตรงได้ มีการทำความเย็นแบบแช่สองประเภท: แบบเฟสเดียวและแบบสองเฟส ในการทำความเย็นแบบแช่เฟสเดียว ของเหลวจะดูดซับความร้อนและหมุนเวียนไปทั่วระบบในขณะที่หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนเฟส ในการทำความเย็นแบบแช่สองเฟส ของเหลวจะเดือดและเปลี่ยนเป็นไอเมื่อดูดซับความร้อน จากนั้นจะควบแน่นกลับเข้าสู่ของเหลวภายในเครื่องควบแน่น พร้อมปล่อยความร้อนออกในกระบวนการ การทำความเย็นแบบแช่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าและอัตราการถ่ายโอนความร้อนสูง มันช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มความเชื่อถือได้ของระบบ
ในขณะที่การทำความเย็นด้วยน้ำมีความโดดเด่น วิธีการทำความเย็นด้วยอากาศแบบดั้งเดิมมักถูกใช้ร่วมกัน และแม้แต่ระบบเหล่านี้ก็ยังใช้ปริมาณน้ำอย่างมากอย่างไม่เป็นทางการ ระบบทำความเย็นด้วยอากาศใช้พัดลมเพื่อหมุนเวียนอากาศไปยังส่วนที่สร้างความร้อน ทำให้ความร้อนที่มีอยู่กระจายออกไปในสิ่งแวดล้อมโดยรอบ อย่างไรก็ตาม ในภูมิอากาศที่ร้อนหรือในศูนย์ข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูง เพียงการทำความเย็นด้วยอากาศอาจไม่เพียงพอในการรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสม ในกรณีเหล่านี้ มักมีการใช้ตัวทำความเย็นที่ระเหยด้วยน้ำเพื่อทำให้อากาศเย็นลงก่อนที่มันจะถูกหมุนเวียนผ่านเซิร์ฟเวอร์ ตัวทำความเย็นแบบระเหยนี้ใช้น้ำเพื่อเพิ่มความชื้นในอากาศ ซึ่งจากนั้นจะเย็นลงเมื่อมีน้ำระเหย อากาศที่เย็นลงจะถูกส่งเข้าไปในศูนย์ข้อมูลเพื่อช่วยรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ โดยไม่มีการทำความเย็นแบบระเหยนี้ อุณหภูมิของอากาศภายในศูนย์ข้อมูลอาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกินระดับที่ไม่สามารถยอมรับได้ ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อการดำเนินงานของเซิร์ฟเวอร์
ผลกระทบด้านพลังงานของการทำความเย็นด้วยอากาศมีความสำคัญอย่างมาก แม้ว่าจะมีระบบ HVAC แต่ก็ยังใช้พลังงานจำนวนมากในการรันพัดลมเหล่านี้ พัดลมเหล่านี้ใช้ในการหมุนเวียนอากาศและนำความร้อนออกไป การทำความเย็นด้วยของเหลวโดยตรงและการทำความเย็นแบบแช่มีข้อดีอย่างมากเกี่ยวกับผลกระทบด้านพลังงาน เนื่องจากไม่ต้องใช้พัดลมเหล่านั้น พวกเขามีความมีประสิทธิภาพสูงมากในการดึงความร้อน ลดความต้องการการใช้เครื่องปรับอากาศและลดการใช้พลังงานโดยรวม ระบบทำความเย็นที่มีประสิทธิภาพสามารถลดผลกระทบของศูนย์ข้อมูลต่อสิ่งแวดล้อมและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอย่างมาก
ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของศูนย์ข้อมูลยังมีผลกระทบต่อการใช้น้ำอย่างสำคัญ ศูนย์ข้อมูลที่ตั้งอยู่ในภูมิอากาศที่ร้อนและแห้ง เช่น ที่ตั้งในภาคตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา ต้องใช้น้ำมากขึ้นสำหรับการทำความเย็นกว่าศูนย์ข้อมูลที่ตั้งอยู่ในภูมิอากาศที่เย็นกว่าและมีความชื้นสูงกว่า ตัวอย่างเช่น ศูนย์ข้อมูลในรัฐอาริโซนาสามารถพึ่งพาระบบทำความเย็นด้วยน้ำได้มากเนื่องจากอุณหภูมิภายนอกสูงและความชื้นต่ำ ตรงกันข้าม ศูนย์ข้อมูลในไอร์แลนด์ ซึ่งมีอุณหภูมิทั่วไปที่เย็นกว่าและมีความชื้นสูงกว่า อาจพึ่งพาการทำความเย็นด้วยอากาศหรือวิธีการอื่นที่ใช้น้ำน้อยกว่าได้มาก ตัวเลือกเฉพาะที่ตั้งเหล่านี้เป็นการตัดสินใจที่สำคัญ
ลองพิจารณาศูนย์ข้อมูลที่ตั้งอยู่ในฟินิกซ์ รัฐอาริโซนา อุณหภูมิในฟินิกซ์อาจสูงเกิน 110 องศาฟาเรนไฮต์ในช่วงฤดูร้อน และความชื้นมักจะต่ำมาก การทำความเย็นด้วยอากาศเพียงอย่างเดียวจะไม่เพียงพอในการรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสมภายในศูนย์ข้อมูล ดังนั้น ระบบทำความเย็นที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบจึงมีความสำคัญ ระบบนี้จะต้องใช้น้ำจำนวนมากในการเพิ่มความชื้นในอากาศและป้องกันไม่ให้เซิร์ฟเวอร์ร้อนเกินไป ในทางตรงกันข้าม ศูนย์ข้อมูลที่คล้ายกันในซีแอตเทิล รัฐวอชิงตันซึ่งมีสภาพอากาศที่เย็นกว่าและชื้นกว่า มีแนวโน้มที่จะพึ่งพาการทำความเย็นด้วยอากาศหรือวิธีที่ใช้น้ำน้อยกว่ามาก นี่แสดงให้เห็นถึงผลกระทบที่สำคัญที่ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์สามารถมีต่อการใช้น้ำในศูนย์ข้อมูล
การใช้น้ำจำนวนมากของศูนย์ข้อมูลก่อให้เกิดความกังวลอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะในภูมิภาคที่เผชิญกับปัญหาการขาดแคลนน้ำอยู่แล้ว การเบี่ยงเบนการใช้น้ำเพื่อการทำความเย็นของศูนย์ข้อมูลอาจทำให้แหล่งน้ำในท้องถิ่นลดลง กระทบต่อการเกษตร ระบบนิเวศ และประชากรมนุษย์ นอกจากนี้ การปล่อยน้ำร้อนคืนสู่สิ่งแวดล้อมยังสามารถทำลายระบบนิเวศในน้ำ ทำร้ายปลาและชีวิตทางน้ำอื่น ๆ ดังนั้นจึงมีความสำคัญสำหรับผู้ประกอบการศูนย์ข้อมูลในการนำแนวทางการจัดการน้ำอย่างยั่งยืนมาใช้เพื่อให้ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของตน ดังนั้น วิธีที่เราจะใช้น้ำสำหรับเทคโนโลยีจึงมีความสำคัญมาก
ประการแรก น้ำที่มีการรีไซเคิลเป็นทรัพยากรที่มีค่า ศูนย์ข้อมูลสามารถลดการใช้น้ำจืดโดยการใช้น้ำที่มีการรีไซเคิล การบำบัดน้ำเสีย กิจกรรมอุตสาหกรรม และแหล่งน้ำที่มีการรีไซเคิลอื่น ๆ สามารถใช้ในระบบทำความเย็น กลยุทธ์นี้ช่วยประหยัดน้ำจืดและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของศูนย์ข้อมูล ประการที่สอง การทำความเย็นด้วยอากาศเป็นวิธีที่มีมาอย่างยาวนาน แต่ยังคงมีความสำคัญ ศูนย์ข้อมูลสามารถลดการใช้น้ำได้โดยการใช้เทคโนโลยีการทำความเย็นด้วยอากาศเมื่อจำเป็น เมื่อใช้การทำความเย็นด้วยอากาศ จะมีการเสริมด้วยการทำความเย็นแบบระเหยที่สามารถปรับได้ตามความต้องการของระบบคอมพิวเตอร์ สุดท้าย ศูนย์ข้อมูลใหม่สามารถสร้างขึ้นโดยคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมตั้งแต่เริ่มต้น ศูนย์ข้อมูลสามารถตั้งอยู่ในสถานที่ที่มีแหล่งน้ำจำนวนมากหรือในภูมิอากาศที่เย็นลงเพื่อลดความต้องการน้ำสำหรับการทำความเย็น ความยั่งยืนของศูนย์ข้อมูลจะดีขึ้นจากการเลือกสถานที่อย่างชาญฉลาด ซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของสิ่งอำนวยความสะดวก
เมื่อความตระหนักรู้เกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของศูนย์ข้อมูลเพิ่มขึ้น ก็เริ่มมีแรงกดดันที่เพิ่มมากขึ้นต่อผู้ประกอบการในการนำโซลูชันการทำความเย็นที่ยั่งยืนมากขึ้นมาใช้ นักวิจัยและวิศวกรกำลังพัฒนาและใช้งานเทคโนโลยีการทำความเย็นที่ก้าวหน้าที่สามารถลดหรือกำจัดการใช้น้ำได้ การทำความเย็นด้วยของเหลวโดยตรงและการทำความเย็นแบบแช่เป็นสองวิธีที่น่าพอใจและกำลังได้รับความนิยม เทคโนโลยีเหล่านี้เสนอศักยภาพในการลดการใช้น้ำอย่างมีนัยสำคัญและเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน นอกจากนี้นวัตกรรมอื่น ๆ เช่น ระบบทำความเย็นด้วยอากาศขั้นสูง เทคโนโลยีการนำกลับความร้อน และการออกแบบศูนย์ข้อมูลที่เหมาะสม ยังมีส่วนช่วยในการสร้างอนาคตที่ยั่งยืนมากขึ้นสำหรับศูนย์ข้อมูล
บริษัทหลายแห่งกำลังตรวจสอบวิธีการนำความร้อนที่เกิดจากศูนย์ข้อมูลไปใช้ประโยชน์อื่น ๆ เช่นการให้ความร้อนในอาคารหรือให้พลังงานแก่กระบวนการอุตสาหกรรม แม้ว่ากลยุทธ์นี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ก็มีศักยภาพในการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของศูนย์ข้อมูลอย่างมาก ลองจินตนาการว่าคุณสามารถนำของเสียไปใช้ในความร้อนบ้านได้ นี่สามารถลดต้นทุนได้มาก
โดยสรุป การใช้น้ำเป็นสิ่งสำคัญใน ChatGPT และโมเดล AI อื่น ๆ นี่เป็นเพราะอัตราข้อมูลสูง ข้อจำกัดด้านการทำความเย็น และสถานที่ เราเริ่มเห็นความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมรวมถึงการนำวิธีการใหม่ ๆ ที่อาจลดการใช้น้ำและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น น้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่ การทำความเย็นที่แม่นยำ และการเลือกสถานที่ที่เหมาะสม ด้วยการใช้วิธีการเหล่านี้ เราสามารถมั่นใจได้ว่าประโยชน์ของ AI จะไม่เกินความรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อมของเรา
