اے آئی کی بجلی کی کھپت کے خدشات

اے آئی کی بجلی کی کھپت کتنی ہے؟

حالیہ برسوں میں، مصنوعی ذہانت (AI) کی تیز رفتار ترقی نے وسیع پیمانے پر بحث و مباحثے کو جنم دیا ہے، جس میں سے ایک اہم مسئلہ اس کی حیرت انگیز توانائی کی کھپت ہے۔ کچھ لوگوں نے یہ مذاق اڑایا ہے کہ جب بجلی کی قیمت روٹی سے زیادہ مہنگی ہو جائے گی تب ہی AI مکمل طور پر انسانوں کی جگہ لینے سے قاصر رہے گی، لیکن اس مذاق کے پیچھے AI کی ترقی میں ایک ناقابلِ فراموش حقیقت ہے: زیادہ توانائی کی کھپت اس کی ترقی میں رکاوٹ بن سکتی ہے۔ سابق گوگل انجینئر کیلی کوبٹ نے سوشل میڈیا پر انکشاف کیا کہ مائیکروسافٹ کو GPT-6 کی تربیت کے دوران بجلی کے مسائل کا سامنا کرنا پڑا۔

بڑے AI ماڈلز کو تربیت دینے کے لیے، مائیکروسافٹ کے انجینئرز مختلف علاقوں میں پھیلے ہوئے GPUs کو جوڑنے کے لیے InfiniBand نیٹ ورک بنانے کی کوشش کر رہے ہیں۔ یہ کام اس لیے پیچیدہ ہے کہ اگر 100,000 سے زیادہ H100 چپس ایک ہی علاقے میں مرکوز ہوں تو مقامی پاور گرڈ پر بوجھ پڑے گا اور اس کے گرنے کا خطرہ ہے۔

ایسا کیوں ہے؟ آئیے ایک سادہ سی کیلکولیشن کرتے ہیں۔ NVIDIA کے اعداد و شمار کے مطابق، ہر H100 چپ کی چوٹی کی طاقت 700W ہے، تو 100,000 چپس کی چوٹی کی بجلی کی کھپت 70 ملین واٹ تک پہنچ جائے گی۔ توانائی کی صنعت کے ایک پیشہ ور نے نشاندہی کی ہے کہ اتنی بڑی توانائی کی کھپت ایک چھوٹے شمسی یا ہوا سے چلنے والے بجلی گھر کی مکمل پیداوار کے برابر ہے۔ اس کے علاوہ، ہمیں سرورز اور کولنگ آلات جیسے معاون سہولیات کی توانائی کی کھپت پر بھی غور کرنا چاہیے۔ یہ تمام توانائی استعمال کرنے والے آلات ایک چھوٹے سے علاقے میں مرکوز ہوں تو پاور گرڈ پر دباؤ ناقابل تصور ہے۔

اے آئی کی بجلی کی کھپت: ایک برف کا پہاڑ

نیویارکر کی ایک رپورٹ نے وسیع پیمانے پر توجہ مبذول کروائی، جس میں اندازہ لگایا گیا ہے کہ ChatGPT روزانہ 500,000 کلو واٹ گھنٹے سے زیادہ بجلی استعمال کر سکتا ہے۔ اس کے باوجود، AI کی موجودہ بجلی کی کھپت کرپٹو کرنسی اور روایتی ڈیٹا سینٹرز کے مقابلے میں بہت کم ہے۔ مائیکروسافٹ کے انجینئرز کو درپیش مشکلات سے پتہ چلتا ہے کہ AI کی ترقی میں صرف ٹیکنالوجی کی اپنی توانائی کی کھپت ہی رکاوٹ نہیں ہے بلکہ اس میں معاون انفراسٹرکچر کی توانائی کی کھپت اور پاور گرڈ کی صلاحیت بھی شامل ہے۔

انٹرنیشنل انرجی ایجنسی (IEA) کی ایک رپورٹ کے مطابق، 2022 میں عالمی ڈیٹا سینٹرز، مصنوعی ذہانت اور کرپٹو کرنسی کی بجلی کی کھپت 460 TWh تک پہنچ گئی، جو عالمی توانائی کی کھپت کا تقریباً 2% ہے۔ IEA نے پیش گوئی کی ہے کہ بدترین صورت حال میں 2026 تک ان شعبوں میں بجلی کی کھپت 1000 TWh تک پہنچ جائے گی، جو پورے جاپان کی بجلی کی کھپت کے برابر ہے۔

یہ بات قابل غور ہے کہ AI تحقیق میں براہ راست سرمایہ کاری کی جانے والی توانائی کی کھپت فی الحال ڈیٹا سینٹرز اور کرپٹو کرنسی سے کہیں کم ہے۔ NVIDIA، AI سرور مارکیٹ میں غالب پوزیشن رکھتا ہے، نے 2023 میں تقریباً 100,000 چپس فراہم کیں، جس کی سالانہ بجلی کی کھپت تقریباً 7.3 TWh تھی۔ اس کے مقابلے میں، 2022 میں کرپٹو کرنسی کی توانائی کی کھپت 110 TWh تک پہنچ گئی، جو پورے نیدرلینڈ کی بجلی کی کھپت کے برابر ہے۔

کولنگ کی توانائی کی کھپت: ڈیٹا سینٹرز کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا

ڈیٹا سینٹرز کی توانائی کی کارکردگی کو عام طور پر پاور یوز ایفیکٹیو نیس (PUE) سے ماپا جاتا ہے، جو کہ خرچ ہونے والی کل توانائی اور IT لوڈ کے ذریعے خرچ ہونے والی توانائی کا تناسب ہے۔ PUE کی قدر 1 کے جتنی قریب ہوگی، اس کا مطلب ہے کہ ڈیٹا سینٹر میں اتنی ہی کم توانائی ضائع ہو رہی ہے۔ Uptime Institute کی ایک رپورٹ کے مطابق، 2020 میں دنیا بھر کے بڑے ڈیٹا سینٹرز کی اوسط PUE ویلیو تقریباً 1.59 تھی۔ اس کا مطلب ہے کہ ڈیٹا سینٹر میں IT آلات کی جانب سے خرچ کی جانے والی ہر 1 یونٹ بجلی کے لیے، معاون آلات 0.59 یونٹ بجلی خرچ کریں گے۔

ڈیٹا سینٹرز کی اضافی توانائی کی کھپت میں سے زیادہ تر کولنگ سسٹمز پر خرچ ہوتی ہے۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ کولنگ سسٹمز ڈیٹا سینٹرز کی کل توانائی کی کھپت کا 40% تک خرچ کر سکتے ہیں۔ چپس کی مسلسل اپ گریڈ کے ساتھ، واحد ڈیوائس کی طاقت بڑھ رہی ہے، اور ڈیٹا سینٹرز کی پاور ڈینسٹی بھی بڑھ رہی ہے، جس سے گرمی کی کھپت کے لیے اعلیٰ تقاضے پیدا ہو رہے ہیں۔ تاہم، ڈیٹا سینٹرز کے ڈیزائن کو بہتر بنا کر توانائی کے ضیاع کو نمایاں طور پر کم کیا جا سکتا ہے۔

مختلف ڈیٹا سینٹرز کی PUE ویلیوز بہت مختلف ہوتی ہیں، جو کولنگ سسٹمز اور ساختی ڈیزائن جیسے عوامل پر منحصر ہوتی ہیں۔ Uptime Institute کی ایک رپورٹ سے پتہ چلتا ہے کہ یورپی ممالک میں PUE ویلیوز 1.46 تک گر گئی ہیں، جبکہ ایشیا پیسیفک کے خطے میں اب بھی دس میں سے ایک سے زیادہ ڈیٹا سینٹرز کی PUE ویلیو 2.19 سے زیادہ ہے۔

توانائی کے تحفظ اور اخراج میں کمی کے اہداف کو حاصل کرنے کے لیے دنیا بھر کے ممالک اقدامات کر رہے ہیں۔ مثال کے طور پر، یورپی یونین کو بڑے ڈیٹا سینٹرز میں فضلہ حرارت کی بحالی کے آلات نصب کرنے کی ضرورت ہے۔ امریکی حکومت نے زیادہ توانائی سے موثر سیمی کنڈکٹرز کی تحقیق میں سرمایہ کاری کی ہے۔ چینی حکومت نے بھی پالیسیاں جاری کی ہیں جس میں ڈیٹا سینٹرز کے لیے 2025 سے PUE ویلیو 1.3 سے زیادہ نہ ہونے اور قابل تجدید توانائی کے استعمال کی شرح کو بتدریج بڑھا کر 2032 تک 100% تک پہنچانے کا تقاضا کیا گیا ہے۔

ٹیکنالوجی کمپنیوں کی بجلی کی کھپت: بچت کرنا مشکل، وسائل تلاش کرنا مزید مشکل

کرپٹو کرنسی اور AI کی ترقی کے ساتھ، بڑی ٹیکنالوجی کمپنیوں کے ڈیٹا سینٹرز کا پیمانہ بڑھتا جا رہا ہے۔ IEA کے اعداد و شمار کے مطابق، 2022 میں امریکہ میں 2,700 ڈیٹا سینٹرز تھے، جو ملک کی 4% بجلی استعمال کرتے تھے، اور توقع ہے کہ 2026 تک یہ شرح 6% تک پہنچ جائے گی۔ چونکہ امریکہ کے مشرقی اور مغربی ساحلوں پر زمینی وسائل کم ہوتے جا رہے ہیں، ڈیٹا سینٹرز بتدریج وسطی علاقوں کی طرف منتقل ہو رہے ہیں، لیکن ان علاقوں میں بجلی کی فراہمی طلب کو پورا کرنے کے قابل نہیں ہو سکتی ہے۔

کچھ ٹیکنالوجی کمپنیاں پاور گرڈ کی زنجیروں سے چھٹکارا حاصل کرنے اور براہ راست چھوٹے نیوکلیئر پاور پلانٹس سے بجلی خریدنے کی کوشش کر رہی ہیں، لیکن اس کے لیے پیچیدہ انتظامی منظوری کے عمل کی ضرورت ہے۔ مائیکروسافٹ نے درخواست کو مکمل کرنے میں مدد کے لیے AI استعمال کرنے کی کوشش کی، جبکہ گوگل نے گرڈ کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور کاربن کے اخراج کو کم کرنے کے لیے AI کا استعمال کمپیوٹیشنل ٹاسک شیڈولنگ کے لیے کیا۔ جہاں تک کنٹرولڈ نیوکلیئر فیوژن کے اطلاق کا تعلق ہے، اس وقت یہ ایک نامعلوم ہے۔

موسمیاتی تبدیلی: جلتی پر تیل

AI کی ترقی کے لیے مستحکم اور طاقتور پاور گرڈ سپورٹ کی ضرورت ہے، لیکن انتہائی موسمی واقعات کی بار بار ہونے کی وجہ سے، بہت سے علاقوں میں پاور گرڈ زیادہ کمزور ہوتے جا رہے ہیں۔ موسمیاتی تبدیلیوں کی وجہ سے انتہائی موسمی واقعات زیادہ کثرت سے ہو رہے ہیں، جس سے نہ صرف بجلی کی طلب میں اضافہ ہوا ہے اور پاور گرڈ پر بوجھ بڑھا ہے، بلکہ پاور گرڈ کی سہولیات پر بھی براہ راست اثر پڑ رہا ہے۔ IEA کی ایک رپورٹ میں نشاندہی کی گئی ہے کہ خشک سالی، کم بارش اور برف کے جلد پگھلنے کی وجہ سے، 2023 میں عالمی ہائیڈرو پاور کی پیداوار 30 سال کی کم ترین سطح پر گر گئی، جو 40% سے بھی کم تھی۔

قدرتی گیس کو عام طور پر قابل تجدید توانائی کی طرف منتقلی کے لیے ایک پل سمجھا جاتا ہے، لیکن موسم سرما میں انتہائی موسم کے تحت اس کا استحکام تشویشناک ہے۔ 2021 میں، ایک سردی کی لہر نے امریکی ریاست ٹیکساس کو اپنی لپیٹ میں لے لیا، جس کی وجہ سے بڑے پیمانے پر بلیک آؤٹ ہوئے، اور کچھ رہائشیوں کے گھروں میں 70 گھنٹے سے زیادہ بجلی بند رہی۔ اس تباہی کی ایک بڑی وجہ قدرتی گیس کی پائپ لائنوں کا جم جانا تھا، جس کی وجہ سے قدرتی گیس سے چلنے والے بجلی گھر بند ہو گئے۔

شمالی امریکہ کی الیکٹرک ریلایبلٹی کارپوریشن (NERC) نے پیش گوئی کی ہے کہ 2024-2028 میں، امریکہ اور کینیڈا میں 30 لاکھ سے زیادہ افراد بلیک آؤٹ کے بڑھتے ہوئے خطرے سے دوچار ہوں گے۔ توانائی کی حفاظت کو یقینی بنانے اور ساتھ ہی توانائی کے تحفظ اور اخراج میں کمی کو حاصل کرنے کے لیے، بہت سے ممالک نیوکلیئر پاور پلانٹس کو ایک عبوری اقدام کے طور پر دیکھتے ہیں۔ دسمبر 2023 میں منعقدہ اقوام متحدہ کی موسمیاتی تبدیلی کانفرنس (COP 28) میں 22 ممالک نے ایک مشترکہ اعلامیے پر دستخط کیے، جس میں 2050 تک نیوکلیئر پاور کی پیداواری صلاحیت کو 2020 کی سطح سے تین گنا کرنے کا عہد کیا گیا۔ اس کے ساتھ ہی، چین اور بھارت جیسے ممالک کی جانب سے نیوکلیئر پاور کی تعمیر کو بھرپور طریقے سے فروغ دینے کے ساتھ، IEA نے پیش گوئی کی ہے کہ 2025 تک عالمی نیوکلیئر پاور کی پیداوار ریکارڈ بلندی پر پہنچ جائے گی۔

IEA کی رپورٹ میں زور دیا گیا ہے: 'موسم کے بدلتے ہوئے نمونوں میں، توانائی کے تنوع کو بڑھانا، پاور گرڈ کی کراس ریجنل شیڈولنگ کی صلاحیت کو بہتر بنانا اور زیادہ لچکدار پاور جنریشن کے طریقے اختیار کرنا بہت ضروری ہو گیا ہے۔' پاور گرڈ انفراسٹرکچر کا تحفظ نہ صرف AI ٹیکنالوجی کی ترقی سے متعلق ہے بلکہ قومی معیشت اور لوگوں کی روزی روٹی سے بھی متعلق ہے۔