एआई की बिजली खपत की चिंताएँ: कितनी बिजली का उपयोग होता है?

एआई की बिजली खपत: एक गंभीर चिंता

हाल के वर्षों में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) के तेजी से विकास ने व्यापक चर्चाओं को जन्म दिया है। एक प्रमुख मुद्दा इसकी चौंका देने वाली ऊर्जा खपत है। कुछ लोग मजाक में कहते हैं कि जब बिजली की लागत रोटी से भी महंगी हो जाएगी, तभी एआई पूरी तरह से मनुष्यों को बदलने में असमर्थ हो सकता है। लेकिन इस मजाक के पीछे, एआई विकास में एक अनदेखी वास्तविकता छिपी है: उच्च ऊर्जा खपत इसकी प्रगति में एक बाधा बन सकती है। गूगल के पूर्व इंजीनियर काइल कोबिट ने सोशल मीडिया पर खुलासा किया कि माइक्रोसॉफ्ट को जीपीटी-6 को प्रशिक्षित करते समय बिजली की समस्या का सामना करना पड़ा था।

बड़े एआई मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए, माइक्रोसॉफ्ट के इंजीनियर विभिन्न क्षेत्रों में वितरित जीपीयू को जोड़ने के लिए इंफिनिबैंड नेटवर्क बनाने के लिए कड़ी मेहनत कर रहे हैं। यह कार्य इतना जटिल है क्योंकि यदि 100,000 से अधिक एच100 चिप्स को एक ही क्षेत्र में केंद्रित किया जाता है, तो स्थानीय बिजली ग्रिड अभिभूत हो जाएगा और पतन का खतरा होगा।

ऐसा क्यों है? आइए एक सरल गणना करें। एनवीडिया के आंकड़ों के अनुसार, प्रत्येक एच100 चिप की पीक पावर 700W है, तो 100,000 चिप्स की पीक पावर खपत 70 मिलियन वाट तक पहुंच जाएगी। ऊर्जा उद्योग के पेशेवरों ने बताया है कि इतनी बड़ी ऊर्जा खपत एक छोटे सौर या पवन ऊर्जा संयंत्र के कुल उत्पादन के बराबर है। इसके अलावा, हमें सर्वर और कूलिंग उपकरण जैसी सहायक सुविधाओं की ऊर्जा खपत पर भी विचार करना होगा। इन सभी ऊर्जा-उपभोग करने वाले उपकरणों को एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित करने से बिजली ग्रिड पर दबाव की कल्पना की जा सकती है।

एआई की बिजली खपत: हिमशैल का एक सिरा

द न्यू यॉर्कर की एक रिपोर्ट में अनुमान लगाया गया है कि चैटजीपीटी की दैनिक बिजली खपत 500,000 किलोवाट घंटे से अधिक हो सकती है, जिसने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। हालांकि, वर्तमान में, एआई की बिजली खपत क्रिप्टोकरेंसी और पारंपरिक डेटा केंद्रों की तुलना में कम है। माइक्रोसॉफ्ट के इंजीनियरों द्वारा सामना की गई चुनौतियों से पता चलता है कि एआई विकास को बाधित करने वाली चीजें केवल प्रौद्योगिकी की ऊर्जा खपत ही नहीं हैं, बल्कि सहायक बुनियादी ढांचे की ऊर्जा खपत और बिजली ग्रिड की वहन क्षमता भी हैं।

अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (आईईए) की एक रिपोर्ट के अनुसार, 2022 में वैश्विक डेटा केंद्रों, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और क्रिप्टोकरेंसी की बिजली खपत 460 टेरावाट घंटे (टीडब्ल्यूएच) तक पहुंच गई, जो वैश्विक ऊर्जा खपत का लगभग 2% है। आईईए का अनुमान है कि सबसे खराब स्थिति में, 2026 तक इन क्षेत्रों में बिजली की खपत 1000 टीडब्ल्यूएच तक पहुंच जाएगी, जो पूरे जापान की बिजली खपत के बराबर है।

यह ध्यान देने योग्य है कि वर्तमान में एआई अनुसंधान में सीधे निवेश की गई ऊर्जा खपत डेटा केंद्रों और क्रिप्टोकरेंसी की तुलना में बहुत कम है। एनवीडिया एआई सर्वर बाजार में हावी है और 2023 में लगभग 100,000 चिप्स की आपूर्ति की, जिनकी वार्षिक बिजली खपत लगभग 7.3 टीडब्ल्यूएच थी। इसकी तुलना में, 2022 में क्रिप्टोकरेंसी की ऊर्जा खपत 110 टीडब्ल्यूएच थी, जो पूरे नीदरलैंड की बिजली खपत के बराबर है।

कूलिंग ऊर्जा खपत: एक अनदेखा पहलू

डेटा केंद्रों की ऊर्जा दक्षता को आमतौर पर पावर यूसेज इफेक्टिवनेस (पीयूई) द्वारा मापा जाता है, जो कि सभी ऊर्जा का अनुपात है जो आईटी लोड द्वारा खपत की जाने वाली ऊर्जा की खपत होती है। पीयूई मान 1 के जितना करीब होता है, डेटा केंद्र उतनी ही कम ऊर्जा बर्बाद करता है। अपटाइम इंस्टीट्यूट की एक रिपोर्ट से पता चलता है कि 2020 में वैश्विक बड़े डेटा केंद्रों का औसत पीयूई मान लगभग 1.59 था। इसका मतलब है कि डेटा केंद्रों में आईटी उपकरण द्वारा खपत की जाने वाली प्रत्येक यूनिट बिजली के लिए, इसकी सहायक उपकरण 0.59 यूनिट बिजली की खपत करते हैं।

डेटा केंद्रों की अतिरिक्त ऊर्जा खपत का एक बड़ा हिस्सा कूलिंग सिस्टम में जाता है। अध्ययनों से पता चला है कि कूलिंग सिस्टम द्वारा खपत की जाने वाली ऊर्जा डेटा केंद्रों की कुल ऊर्जा खपत का 40% तक हो सकती है। चिप्स के लगातार उन्नयन के साथ, एकल उपकरणों की शक्ति में वृद्धि हो रही है, और डेटा केंद्रों की शक्ति घनत्व भी बढ़ रहा है, जो गर्मी अपव्यय के लिए उच्च आवश्यकताओं को प्रस्तुत करता है। हालांकि, डेटा केंद्रों के डिजाइन में सुधार करके, ऊर्जा की बर्बादी को काफी कम किया जा सकता है।

विभिन्न डेटा केंद्रों में पीयूई मान अलग-अलग होते हैं, जो कूलिंग सिस्टम और संरचनात्मक डिजाइन जैसे कारकों पर निर्भर करते हैं। अपटाइम इंस्टीट्यूट की रिपोर्ट से पता चलता है कि यूरोपीय देशों का पीयूई मान 1.46 तक गिर गया है, जबकि एशिया-प्रशांत क्षेत्र में अभी भी दसवें से अधिक डेटा केंद्रों का पीयूई मान 2.19 से अधिक है।

ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी के लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए, दुनिया भर के देश उपाय कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, यूरोपीय संघ बड़े डेटा केंद्रों को अपशिष्ट गर्मी वसूली उपकरण स्थापित करने की आवश्यकता है; अमेरिकी सरकार अधिक ऊर्जा-कुशल अर्धचालकों के अनुसंधान और विकास में निवेश कर रही है; और चीनी सरकार ने भी नीतियां जारी की हैं, जिसमें डेटा केंद्रों को 2025 से 1.3 से अधिक पीयूई मान नहीं होने की आवश्यकता है, और नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग के अनुपात को धीरे-धीरे बढ़ाने की आवश्यकता है, ताकि 2032 तक 100% तक पहुंच सके।

तकनीकी कंपनियों की बिजली खपत: बचत मुश्किल, खुले स्रोत और भी मुश्किल

क्रिप्टोकरेंसी और एआई के विकास के साथ, प्रमुख तकनीकी कंपनियों के डेटा केंद्रों का आकार लगातार बढ़ रहा है। आईईए के आंकड़ों के अनुसार, 2022 में संयुक्त राज्य अमेरिका में 2,700 डेटा सेंटर थे, जो देश की 4% बिजली की खपत करते थे, और यह अनुमान है कि 2026 तक यह अनुपात 6% तक पहुंच जाएगा। संयुक्त राज्य अमेरिका के पूर्वी और पश्चिमी तटों पर भूमि संसाधनों की बढ़ती कमी के कारण, डेटा सेंटर धीरे-धीरे मध्य क्षेत्रों में स्थानांतरित हो रहे हैं, लेकिन इन क्षेत्रों में बिजली की आपूर्ति मांग को पूरा नहीं कर सकती है।

कुछ तकनीकी कंपनियां बिजली ग्रिड की बाधाओं से छुटकारा पाने और सीधे छोटे परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से बिजली खरीदने की कोशिश कर रही हैं, लेकिन इसके लिए जटिल प्रशासनिक अनुमोदन प्रक्रियाओं की आवश्यकता है। माइक्रोसॉफ्ट आवेदन प्रक्रिया को पूरा करने में सहायता के लिए एआई का उपयोग करने की कोशिश कर रहा है, जबकि गूगल बिजली ग्रिड की परिचालन दक्षता में सुधार और कार्बन उत्सर्जन को कम करने के लिए एआई का उपयोग करके कंप्यूटिंग कार्यों को शेड्यूल कर रहा है। नियंत्रित परमाणु संलयन कब लागू किया जा सकता है, यह अभी भी अज्ञात है।

जलवायु परिवर्तन: संकट में वृद्धि

एआई के विकास के लिए स्थिर और मजबूत बिजली ग्रिड समर्थन की आवश्यकता है, लेकिन चरम मौसम की घटनाओं की बढ़ती आवृत्ति के साथ, कई क्षेत्रों में बिजली ग्रिड अधिक कमजोर होते जा रहे हैं। जलवायु परिवर्तन के कारण चरम मौसम की घटनाएं अधिक बार हो रही हैं, जिससे न केवल बिजली की मांग बढ़ी है, बल्कि बिजली ग्रिड पर बोझ भी बढ़ा है, और यह सीधे बिजली ग्रिड सुविधाओं को प्रभावित करता है। आईईए की रिपोर्ट में कहा गया है कि सूखा, अपर्याप्त वर्षा और जल्दी बर्फ पिघलने के कारण, 2023 में वैश्विक जलविद्युत उत्पादन का अनुपात 30 वर्षों में अपने सबसे निचले स्तर पर गिर गया, जो 40% से कम था।

प्राकृतिक गैस को आमतौर पर नवीकरणीय ऊर्जा में संक्रमण के लिए एक पुल के रूप में देखा जाता है, लेकिन सर्दियों में चरम मौसम की स्थिति में, इसकी स्थिरता चिंताजनक है। 2021 में, एक ठंडी लहर ने अमेरिकी राज्य टेक्सास पर हमला किया, जिससे बड़े पैमाने पर बिजली कटौती हुई, और कुछ निवासियों को 70 घंटे से अधिक समय तक बिजली गुल रही। इस आपदा का एक प्रमुख कारण प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों का जमना था, जिससे प्राकृतिक गैस बिजली संयंत्र बंद हो गए।

नॉर्थ अमेरिकन इलेक्ट्रिक रिलायबिलिटी कॉरपोरेशन (एनईआरसी) का अनुमान है कि 2024-2028 में, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा में 3 मिलियन से अधिक लोगों को बिजली कटौती के बढ़ते जोखिम का सामना करना पड़ेगा। ऊर्जा सुरक्षा सुनिश्चित करने और ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी को प्राप्त करने के लिए, कई देश परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को एक संक्रमणकालीन उपाय के रूप में देखते हैं।

दिसंबर 2023 में संयुक्त राष्ट्र जलवायु परिवर्तन सम्मेलन (सीओपी28) में, 22 देशों ने एक संयुक्त घोषणा पर हस्ताक्षर किए, जिसमें 2050 तक परमाणु ऊर्जा उत्पादन क्षमता को 2020 के स्तर के 3 गुना तक बढ़ाने का संकल्प लिया गया। इसके साथ ही, चीन और भारत जैसे देशों में परमाणु ऊर्जा के निर्माण को बढ़ावा देने के साथ, आईईए का अनुमान है कि 2025 तक, वैश्विक परमाणु ऊर्जा उत्पादन एक ऐतिहासिक उच्च स्तर पर पहुंच जाएगा।

आईईए की रिपोर्ट में इस बात पर जोर दिया गया है, "बदलते जलवायु पैटर्न के तहत, ऊर्जा विविधता में सुधार, क्षेत्रीय स्तर पर बिजली ग्रिड की शेड्यूलिंग क्षमताओं में सुधार और अधिक प्रतिरोधी बिजली उत्पादन विधियों को अपनाना महत्वपूर्ण हो गया है।" बिजली ग्रिड के बुनियादी ढांचे की सुरक्षा न केवल एआई प्रौद्योगिकी के विकास से संबंधित है, बल्कि राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था और लोगों की आजीविका से भी संबंधित है।