Yapay Zeka Güç Tüketimi Endişeleri: Ne Kadar Enerji Harcıyor?

Yapay Zekanın Elektrik Tüketimi: Gerçekte Ne Kadar Büyük?

Son yıllarda yapay zeka (YZ) alanındaki hızlı ilerlemeler, geniş çaplı tartışmalara yol açtı. Bu tartışmaların merkezinde yer alan konulardan biri ise yapay zekanın şaşırtıcı enerji tüketimi. Bazıları, elektrik fiyatlarının ekmek fiyatlarından daha yüksek olduğunda yapay zekanın insanlığın yerini alamayacağını esprili bir şekilde belirtiyor. Ancak bu espri, yapay zekanın gelişiminde göz ardı edilmemesi gereken bir gerçeği yansıtıyor: Yüksek enerji tüketimi, yapay zekanın gelişimini kısıtlayabilecek bir engel haline gelebilir. Eski Google mühendisi Kyle Corbitt'in sosyal medya üzerinden yaptığı açıklamaya göre, Microsoft, GPT-6'yı eğitirken elektrik sorunlarıyla karşılaştı.

Büyük yapay zeka modellerini eğitmek için Microsoft mühendisleri, farklı bölgelerde bulunan GPU'ları birbirine bağlayan InfiniBand ağları kurmaya çalışıyorlar. Bu çalışmanın bu kadar karmaşık olmasının nedeni, 100.000'den fazla H100 çipinin aynı bölgede toplanması durumunda yerel elektrik şebekesinin aşırı yüklenerek çökme riskiyle karşı karşıya kalması.

Peki neden böyle? Basit bir hesaplama yapalım. Nvidia'nın verilerine göre, her bir H100 çipinin tepe gücü 700W. Bu durumda 100.000 çipin tepe güç tüketimi 70 milyon watt'a ulaşıyor. Enerji sektöründeki uzmanlar, bu kadar büyük bir enerji tüketiminin küçük bir güneş veya rüzgar enerjisi santralinin tüm çıktısına eşdeğer olduğunu belirtiyor. Ayrıca, sunucular ve soğutma ekipmanları gibi destekleyici tesislerin enerji tüketimini de hesaba katmamız gerekiyor. Tüm bu enerji tüketen ekipmanların küçük bir alanda yoğunlaşması, elektrik şebekesi üzerindeki baskıyı artırıyor.

Yapay Zeka Elektrik Tüketimi: Buzdağının Sadece Görünen Kısmı

The New Yorker'da yayınlanan bir makale, geniş çaplı ilgi görmüştü. Makalede, ChatGPT'nin günlük elektrik tüketiminin 500.000 kWh'yi aşabileceği tahmin ediliyordu. Ancak, mevcut durumda yapay zekanın elektrik tüketimi, kripto para birimleri ve geleneksel veri merkezlerine kıyasla hala daha düşük. Microsoft mühendislerinin karşılaştığı zorluklar, yapay zekanın gelişimini kısıtlayan faktörlerin sadece teknolojinin enerji tüketimi olmadığını, aynı zamanda destekleyici altyapının enerji tüketimi ve elektrik şebekesinin taşıma kapasitesini de kapsadığını gösteriyor.

Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) raporuna göre, 2022 yılında dünya genelindeki veri merkezleri, yapay zeka ve kripto para birimlerinin toplam elektrik tüketimi 460 TWh'ye ulaştı ve bu da küresel enerji tüketiminin yaklaşık %2'sini oluşturuyor. IEA, en kötü senaryoda 2026 yılına kadar bu alanlardaki elektrik tüketiminin 1000 TWh'ye ulaşacağını öngörüyor. Bu miktar, Japonya'nın tüm elektrik tüketimine eşdeğer.

Önemli bir nokta, şu anda doğrudan yapay zeka araştırmalarına harcanan enerjinin, veri merkezleri ve kripto para birimlerine göre çok daha düşük olması. Nvidia, yapay zeka sunucu pazarında lider konumda ve 2023 yılında yaklaşık 100.000 çip tedarik etti. Bu çiplerin yıllık elektrik tüketimi yaklaşık 7.3 TWh. Karşılaştırıldığında, 2022 yılında kripto para birimlerinin enerji tüketimi 110 TWh'ye ulaşarak Hollanda'nın tüm elektrik tüketimine eşdeğerdi.

Soğutma Enerjisi: Veri Merkezlerinde Göz Ardı Edilmemesi Gereken Bir Faktör

Veri merkezlerinin enerji verimliliği genellikle Güç Kullanım Etkinliği (Power Usage Effectiveness - PUE) ile ölçülür. PUE, tüketilen tüm enerjinin, IT yükünün tükettiği enerjiye oranıdır. PUE değeri 1'e ne kadar yakınsa, veri merkezinin israf ettiği enerji o kadar az demektir. Uptime Institute'ün raporuna göre, 2020 yılında dünya genelindeki büyük veri merkezlerinin ortalama PUE değeri yaklaşık 1.59 idi. Bu, veri merkezlerindeki IT ekipmanlarının 1 birim elektrik tüketmesi durumunda, destekleyici ekipmanların 0.59 birim elektrik tüketeceği anlamına geliyor.

Veri merkezlerinin ek enerji tüketiminin büyük bir kısmı soğutma sistemleri için harcanıyor. Araştırmalar, soğutma sistemlerinin veri merkezlerinin toplam enerji tüketiminin %40'ına kadarını tüketebileceğini gösteriyor. Çiplerin sürekli olarak yükseltilmesi, tek bir cihazın gücünü artırıyor ve veri merkezlerinin güç yoğunluğu da sürekli olarak artıyor. Bu durum, soğutma için daha yüksek gereksinimler ortaya çıkarıyor. Ancak, veri merkezlerinin tasarımında yapılan iyileştirmelerle enerji israfı önemli ölçüde azaltılabilir.

Farklı veri merkezlerinin PUE değerleri, soğutma sistemleri ve yapısal tasarım gibi faktörlere bağlı olarak büyük farklılıklar gösteriyor. Uptime Institute'ün raporu, Avrupa ülkelerindeki PUE değerlerinin 1.46'ya düştüğünü, ancak Asya-Pasifik bölgesinde hala on veri merkezinden birinin PUE değerinin 2.19'u aştığını gösteriyor.

Enerji tasarrufu ve emisyon azaltma hedeflerine ulaşmak için dünya genelinde çeşitli önlemler alınıyor. Örneğin, Avrupa Birliği, büyük veri merkezlerinin atık ısı geri kazanım ekipmanları kurmasını zorunlu kılıyor. ABD hükümeti, daha yüksek enerji verimliliğine sahip yarı iletkenler geliştirmek için yatırım yapıyor. Çin hükümeti ise veri merkezlerinin 2025'ten itibaren PUE değerinin 1.3'ten yüksek olmamasını ve kademeli olarak yenilenebilir enerji kullanım oranını artırarak 2032'ye kadar %100'e ulaşmasını zorunlu kılan politikalar uyguluyor.

Teknoloji Şirketlerinin Elektrik Tüketimi: Tasarruf Zor, Kaynak Bulmak Daha Zor

Kripto para birimleri ve yapay zeka geliştikçe, büyük teknoloji şirketlerinin veri merkezlerinin büyüklüğü de sürekli olarak artıyor. IEA istatistiklerine göre, 2022 yılında ABD'de 2700 veri merkezi bulunuyordu ve bu veri merkezleri ülke genelindeki elektriğin %4'ünü tüketiyordu. 2026 yılına kadar bu oranın %6'ya ulaşması bekleniyor. ABD'nin doğu ve batı kıyılarında arazi kaynaklarının giderek azalması nedeniyle, veri merkezleri giderek orta bölgelere kayıyor. Ancak, bu bölgelerdeki elektrik arzı talebi karşılamakta yetersiz kalabiliyor.

Bazı teknoloji şirketleri, elektrik şebekesinin kısıtlamalarından kurtulmak için doğrudan küçük nükleer santrallerden elektrik satın almaya çalışıyorlar. Ancak, bu durum karmaşık idari onay süreçleri gerektiriyor. Microsoft, başvuruları tamamlamak için yapay zekadan yardım almayı denerken, Google ise yapay zekayı işlem görevlerini planlamak ve elektrik şebekesinin verimliliğini artırarak karbon emisyonlarını azaltmak için kullanıyor. Kontrollü nükleer füzyonun ne zaman kullanıma gireceği ise hala belirsizliğini koruyor.

İklim Değişikliği: Durumu Daha da Kötüleştiren Bir Faktör

Yapay zekanın gelişimi, istikrarlı ve güçlü bir elektrik şebekesi desteğine ihtiyaç duyuyor. Ancak, aşırı hava olaylarının sıklığı arttıkça, birçok bölgedeki elektrik şebekeleri giderek daha kırılgan hale geliyor. İklim değişikliği, aşırı hava olaylarının daha sık yaşanmasına neden oluyor ve bu durum sadece elektrik talebini artırmakla kalmıyor, aynı zamanda elektrik şebekesi altyapısını da doğrudan etkiliyor. IEA raporu, kuraklık, yetersiz yağış ve erken kar erimesinin etkisiyle 2023 yılında küresel hidroelektrik üretiminin otuz yılın en düşük seviyesine gerilediğini ve %40'ın altında kaldığını belirtiyor.

Doğal gaz genellikle yenilenebilir enerjiye geçiş için bir köprü olarak görülüyor, ancak kış aylarında yaşanan aşırı hava olayları nedeniyle istikrarı endişe verici. 2021 yılında ABD'nin Teksas eyaletini vuran soğuk hava dalgası, büyük çaplı elektrik kesintilerine neden oldu ve bazı sakinler 70 saatten fazla elektriksiz kaldı. Bu felaketin ana nedenlerinden biri, doğal gaz boru hatlarının donması ve doğal gaz santrallerinin çalışmayı durdurmasıydı.

Kuzey Amerika Elektrik Güvenilirlik Kurulu (NERC), 2024-2028 yılları arasında ABD ve Kanada'da 3 milyondan fazla insanın giderek artan elektrik kesintisi riskiyle karşı karşıya kalacağını öngörüyor. Enerji güvenliğini sağlamak ve aynı zamanda emisyonları azaltmak için birçok ülke nükleer santralleri geçici bir çözüm olarak görüyor. 2023 Aralık ayında düzenlenen Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Konferansı'nda (COP 28), 22 ülke, 2050 yılına kadar nükleer enerji üretim kapasitelerini 2020 seviyesinin 3 katına çıkarma sözü veren ortak bir bildiri imzaladı. Aynı zamanda, Çin ve Hindistan gibi ülkelerin nükleer enerji inşaatına büyük önem vermesiyle, IEA 2025 yılına kadar küresel nükleer enerji üretiminin rekor seviyeye ulaşacağını öngörüyor.

IEA raporu, "Sürekli değişen iklim koşullarında, enerji çeşitliliğini artırmak, elektrik şebekelerinin bölgeler arası koordinasyon yeteneklerini geliştirmek ve daha dayanıklı enerji üretim yöntemleri benimsemek hayati önem taşıyor" vurgusunu yapıyor. Elektrik şebekesi altyapısının korunması sadece yapay zeka teknolojisinin gelişimi için değil, aynı zamanda ulusal çıkarlar ve halkın refahı için de büyük önem taşıyor.