एआयच्या ऊर्जा वापराच्या चिंता

एआयच्या ऊर्जा वापराच्या चिंता

परिचय

अलीकडील काळात, कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या (AI) झपाट्याने झालेल्या विकासामुळे अनेक चर्चांना तोंड फुटले आहे. यातील एक मुख्य मुद्दा म्हणजे त्याचा प्रचंड ऊर्जा वापर. काहीजण तर गंमत म्हणून म्हणतात की, ‘जेव्हा विजेचे बिल पोळीपेक्षा जास्त महाग होईल, तेव्हाच एआय माणसांची जागा पूर्णपणे घेऊ शकणार नाही.’ पण या विनोदामागे एक गंभीर वास्तव दडलेले आहे. ते म्हणजे, उच्च ऊर्जा वापर एआयच्या विकासाला खीळ घालू शकतो. गुगलचे माजी अभियंता काइल कोबिट यांनी सोशल मीडियावर सांगितले की, जीपीटी-6 (GPT-6) ला प्रशिक्षण देताना मायक्रोसॉफ्टला वीज समस्यांना सामोरे जावे लागले.

एआय प्रशिक्षणातील ऊर्जा आव्हान

मोठ्या एआय मॉडेलला प्रशिक्षण देण्यासाठी, मायक्रोसॉफ्टचे अभियंते वेगवेगळ्या ठिकाणी असलेल्या GPU (ग्राफिक्स प्रोसेसिंग युनिट) ला जोडण्यासाठी इन्फिनिband नेटवर्क तयार करत आहेत. हे काम खूपच गुंतागुंतीचे आहे, कारण जर 100,000 पेक्षा जास्त H100 चिप्स एकाच ठिकाणी ठेवल्या, तर स्थानिक वीज पुरवठा यंत्रणा कोलमडून पडू शकते.

ऊर्जा वापराचे गणित

असे का होते? चला, सोपे गणित करूया. एनव्हिडियाच्या आकडेवारीनुसार, प्रत्येक H100 चिपची पीक पॉवर 700W आहे. त्यामुळे 100,000 चिप्सचा पीक पॉवर वापर 70000000 वॅट्स (70 मेगावॅट) पर्यंत जाईल. ऊर्जा क्षेत्रातील तज्ञांच्या मते, एवढी ऊर्जा एका लहान सौर किंवा पवन ऊर्जा प्रकल्पाच्या एकूण उत्पादनाइतकी आहे. याव्यतिरिक्त, आपल्याला सर्व्हर आणि कूलिंग उपकरणांसारख्या इतर सुविधांचा ऊर्जा वापर देखील विचारात घ्यावा लागेल. हे सर्व ऊर्जा वापरणारे उपकरण एकाच लहान क्षेत्रात केंद्रित असल्याने, वीज पुरवठा यंत्रणेवर किती दबाव येईल, याचा अंदाज लावता येतो.

एआयचा वीज वापर: एक छोटासा भाग

न्यूयॉर्ककरमधील एका रिपोर्टमध्ये असा अंदाज वर्तवण्यात आला आहे की, चॅटजीपीटी (ChatGPT) दररोज 500,000 किलोवॅट-तासांपेक्षा जास्त वीज वापरते. तरीही, सध्या एआयचा वीज वापर क्रिप्टोकरन्सी आणि पारंपरिक डेटा सेंटर्सच्या तुलनेत खूपच कमी आहे. मायक्रोसॉफ्टच्या अभियंत्यांना आलेल्या अडचणींवरून हे स्पष्ट होते की, एआयच्या विकासाला केवळ तंत्रज्ञानाचा ऊर्जा वापरच नाही, तर पायाभूत सुविधांचा ऊर्जा वापर आणि वीज पुरवठा यंत्रणेची क्षमता देखील महत्त्वाची आहे.

जागतिक ऊर्जा वापर आणि अंदाज

आंतरराष्ट्रीय ऊर्जा संस्थेच्या (IEA) अहवालानुसार, 2022 मध्ये जगभरातील डेटा सेंटर्स, कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि क्रिप्टोकरन्सीचा वीज वापर 460 टेरावॅट-तास (TWh) होता, जो जगाच्या एकूण ऊर्जा वापराच्या 2% आहे. आयईएच्या अंदाजानुसार, 2026 पर्यंत या क्षेत्रांतील वीज वापर 1000 TWh पर्यंत पोहोचू शकतो, जो जपानच्या एकूण वीज वापराएवढा असेल.

एआय आणि इतर क्षेत्रांतील ऊर्जा वापर

हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की, सध्या एआय संशोधनावर होणारा ऊर्जा वापर डेटा सेंटर्स आणि क्रिप्टोकरन्सीच्या तुलनेत खूपच कमी आहे. एनव्हिडिया एआय सर्व्हर मार्केटमध्ये सर्वात मोठी कंपनी आहे. 2023 मध्ये, त्यांनी सुमारे 100,000 चिप्स पुरवल्या, ज्यांचा वार्षिक वीज वापर सुमारे 7.3 TWh होता. या तुलनेत, 2022 मध्ये क्रिप्टोकरन्सीचा ऊर्जा वापर 110 TWh होता, जो नेदरलँड्सच्या एकूण वीज वापराएवढा आहे.

कूलिंगचा ऊर्जा वापर

डेटा सेंटर्सची कार्यक्षमता मोजण्यासाठी पॉवर युसेज इफेक्टिव्हनेस (PUE) चा वापर केला जातो. PUE म्हणजे, वापरलेली एकूण ऊर्जा आणि आयटी उपकरणांनी वापरलेली ऊर्जा यांचे गुणोत्तर. PUE ची किंमत 1 च्या जवळ असल्यास, डेटा सेंटरमध्ये कमी ऊर्जा वाया जाते. अपटाइम इन्स्टिट्यूटच्या अहवालानुसार, 2020 मध्ये जगभरातील मोठ्या डेटा सेंटर्सचा सरासरी PUE 1.59 होता. याचा अर्थ असा की, डेटा सेंटरमधील आयटी उपकरणे 1 युनिट वीज वापरत असतील, तर इतर उपकरणे 0.59 युनिट वीज वापरतात.

डेटा सेंटर्समधील अतिरिक्त ऊर्जा वापर

डेटा सेंटर्समधील अतिरिक्त ऊर्जा वापराचा मोठा भाग कूलिंग सिस्टीममध्ये जातो. संशोधनानुसार, कूलिंग सिस्टीम डेटा सेंटरच्या एकूण ऊर्जा वापराच्या 40% पर्यंत ऊर्जा वापरते. चिप्सच्या अपग्रेडेशनमुळे, उपकरणांची ऊर्जा क्षमता वाढत आहे आणि त्यामुळे डेटा सेंटर्सची ऊर्जा घनता देखील वाढत आहे. यामुळे, उष्णता बाहेर टाकण्याची गरज वाढली आहे. मात्र, डेटा सेंटरच्या डिझाइनमध्ये सुधारणा करून ऊर्जेची बचत करता येऊ शकते.

PUE मधील फरक

वेगवेगळ्या डेटा सेंटर्समधील PUE मध्ये खूप फरक असतो, जो कूलिंग सिस्टीम आणि डिझाइनवर अवलंबून असतो. अपटाइम इन्स्टिट्यूटच्या अहवालानुसार, युरोपियन देशांमधील PUE 1.46 पर्यंत खाली आला आहे, तर आशिया-पॅसिफिकमध्ये 10% पेक्षा जास्त डेटा सेंटर्सचा PUE 2.19 पेक्षा जास्त आहे.

ऊर्जा बचत आणि उपाययोजना

ऊर्जा बचत आणि उत्सर्जन कमी करण्यासाठी जगभरातील देश अनेक उपाययोजना करत आहेत. उदाहरणार्थ, युरोपियन युनियनने मोठ्या डेटा सेंटर्समध्ये उष्णता पुनर्प्राप्ती उपकरणे बसवणे अनिवार्य केले आहे. अमेरिकन सरकारने अधिक कार्यक्षम सेमीकंडक्टरच्या संशोधनासाठी गुंतवणूक केली आहे. चीन सरकारने 2025 पासून डेटा सेंटर्सचा PUE 1.3 पेक्षा कमी ठेवण्याचे आणि 2032 पर्यंत नवीकरणीय ऊर्जा वापर 100% पर्यंत वाढवण्याचे धोरण ठेवले आहे.

तंत्रज्ञान कंपन्यांचा ऊर्जा वापर

क्रिप्टोकरन्सी आणि एआयच्या विकासामुळे, मोठ्या तंत्रज्ञान कंपन्यांच्या डेटा सेंटर्सचा आकार वाढत आहे. आयईएच्या आकडेवारीनुसार, 2022 मध्ये अमेरिकेत 2700 डेटा सेंटर्स होते, ज्यांनी देशाच्या 4% वीजेचा वापर केला. 2026 पर्यंत हे प्रमाण 6% पर्यंत वाढण्याची शक्यता आहे. अमेरिकेच्या पूर्व आणि पश्चिम किनाऱ्यांवर जमिनीची उपलब्धता कमी असल्याने, डेटा सेंटर्स आता मध्यवर्ती भागात स्थलांतरित होत आहेत. मात्र, या भागांतील वीज पुरवठा मागणी पूर्ण करू शकेल की नाही, हा प्रश्न आहे.

ऊर्जा स्त्रोतांचा शोध

काही तंत्रज्ञान कंपन्या वीज पुरवठा यंत्रणेवर अवलंबून न राहता, थेट लहान अणुऊर्जा प्रकल्पांकडून वीज खरेदी करण्याचा प्रयत्न करत आहेत. मात्र, यासाठी प्रशासकीय प्रक्रिया खूप गुंतागुंतीची आहे. मायक्रोसॉफ्ट एआयच्या मदतीने अर्ज प्रक्रिया पूर्ण करण्याचा प्रयत्न करत आहे, तर गुगल एआयचा वापर करून वीज पुरवठा यंत्रणेची कार्यक्षमता वाढवण्याचा आणि कार्बन उत्सर्जन कमी करण्याचा प्रयत्न करत आहे. नियंत्रित अणुसंलयन कधी वापरात येईल, हे अद्याप निश्चित नाही.

हवामान बदलाचा परिणाम

एआयच्या विकासासाठी स्थिर आणि मजबूत वीज पुरवठा यंत्रणा आवश्यक आहे. मात्र, हवामान बदलामुळे अनेक भागांतील वीज पुरवठा यंत्रणा अधिक असुरक्षित झाली आहे. हवामान बदलामुळे अतिवृष्टी आणि दुष्काळ यांसारख्या घटना वारंवार घडत आहेत, ज्यामुळे वीजेची मागणी वाढत आहे आणि वीज पुरवठा यंत्रणेवर अधिक ताण येत आहे. आयईएच्या अहवालानुसार, 2023 मध्ये दुष्काळ, कमी पाऊस आणि लवकर बर्फ वितळल्यामुळे, जागतिक जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन 30 वर्षांतील नीचांकी पातळीवर आले आहे, जे 40% पेक्षा कमी आहे.

नैसर्गिक वायू आणि ऊर्जा सुरक्षा

नैसर्गिक वायूला नवीकरणीय ऊर्जेकडे जाण्याचा एक पूल मानले जाते. मात्र, हिवाळ्यात अति थंडीमुळे त्याची स्थिरता धोक्यात येते. 2021 मध्ये, अमेरिकेतील टेक्सासमध्ये थंडीची लाट आली, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात वीजपुरवठा खंडित झाला आणि काही लोकांच्या घरात 70 तासांपेक्षा जास्त काळ वीज नव्हती. याचे मुख्य कारण म्हणजे नैसर्गिक वायूच्या पाईप्स गोठल्याने नैसर्गिक वायूचे उत्पादन थांबले.

अणुऊर्जा: एक उपाय

नॉर्थ अमेरिकन इलेक्ट्रिक रिलायबिलिटी कॉर्पोरेशन (NERC) च्या अंदाजानुसार, 2024-2028 मध्ये अमेरिका आणि कॅनडामध्ये 30 लाखाहून अधिक लोकांना वीजपुरवठा खंडित होण्याचा धोका आहे. ऊर्जा सुरक्षा सुनिश्चित करण्यासाठी आणि उत्सर्जन कमी करण्यासाठी, अनेक देश अणुऊर्जा प्रकल्पांना एक उपाय म्हणून पाहत आहेत. 2023 मध्ये झालेल्या संयुक्त राष्ट्र हवामान बदल परिषदेत (COP 28), 22 देशांनी 2050 पर्यंत अणुऊर्जा उत्पादन 2020 च्या पातळीच्या 3 पट वाढवण्याचे वचन दिले आहे. चीन आणि भारतासारखे देशही अणुऊर्जा प्रकल्पांना प्रोत्साहन देत आहेत. आयईएच्या अंदाजानुसार, 2025 पर्यंत जागतिक अणुऊर्जा उत्पादन ऐतिहासिक उच्चांकावर पोहोचेल.

निष्कर्ष

आयईएच्या अहवालात म्हटले आहे की, ‘बदलत्या हवामानामुळे, ऊर्जा स्रोतांमध्ये विविधता आणणे, वीज पुरवठा यंत्रणेची क्षमता वाढवणे आणि अधिक टिकाऊ ऊर्जा उत्पादन पद्धतींचा अवलंब करणे आवश्यक आहे.’ वीज पुरवठा यंत्रणेचे संरक्षण करणे केवळ एआय तंत्रज्ञानाच्या विकासासाठीच नव्हे, तर देशाच्या आणि लोकांच्या हितासाठी देखील महत्त्वाचे आहे.