Araştırma: Yapay zeka, en çok ihtiyaç duyulan bölgelerdeki suyu tüketiyor

Karmaşık bir belgeyi özetlemesini ya da astronot kıyafetli bir sincap resmi yapmasını istediğiniz her seferde yapay zeka, veri merkezine bir talep iletiyor ve hâlihazırda tükenmekte olan bir kaynağın sınırlarını daha da zorluyor: Suyun sınırlarını. Her bir ChatGPT komutunun 2-5 litre su tükettiği tahmin ediliyor. ChatGPT, günde tam tamına 148,2 milyon litre su kullanıyor. Bu miktar, 978 bin küveti doldurmaya yetecek büyüklükte. 

Fakat yapay zeka, genellikle eğitiminde ve operasyonlarında kullanılan veri merkezlerinin neden olduğu elektrik tüketimi ve geride bıraktığı karbon ayak izi üzerinden konuşuluyor. Nadiren gündeme getirilen su tüketimi ise her yıl katlanarak artıyor. Şirketler, elektrik enerjisine alternatif enerji kaynakları üzerinde çalışsalar da yapay zekanın su tüketimine yönelik geliştirilen çözümler son derece sınırlı. 

Arka plan: Milyarlarca parametreden oluşan büyük dil modellerini eğitmek ve bu modellere iletilen talepleri işlemek için kullanılan veri merkezleri, devasa sunucularla donatılıyor. Elektrik enerjisinden güç alan bu sunucular, özellikle yoğun performans gösterdikleri dönemlerde yüksek miktarda ısı üretiyor. Bu sunucuları soğutmak ve dolaylı olarak tesisin faaliyet göstermeye devam etmesini sağlamak için ise büyük miktarda suya ihtiyaç duyuluyor. 

Uluslararası Enerji Ajansı’nın (IEA) Nisan ayında yayımladığı bir rapora göre ABD’de 100 megavat (MW) kapasitesindeki ortalama bir veri merkezi, her gün yaklaşık 2 milyon litre su tüketiyor. Bu miktarın, 6 bin 500 hanenin su tüketimine eşdeğer olduğu belirtiliyor. 

• Rapor ayrıca, dünyadaki tüm veri merkezlerinin yılda yaklaşık 560 milyar litre su tükettiğine işaret ediyor. Bu tüketimin, 2030 yılına kadar 1,2 trilyon litreye çıkması bekleniyor. 

Önemli ayrıntı: Diğer yandan bilişim sistemlerinde tüketilen suyun tamamen israf olduğunu söylemek pek de doğru değil. Birçok soğutma sisteminde su, ilk kullanımdan sonra atılmıyor ve genellikle geri dönüştürülüyor veya arıtılıyor. 

Fakat veri merkezlerindeki soğutma sistemlerinde suyun belirli bir bölümü buharlaşarak tamamen yok oluyor. Birçok veri merkezi, buharlı soğutma metodunu kullanıyor. California Üniversitesi’nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği alanında çalışan Shaolei Ren’e göre veri merkezleri, genellikle çektikleri suyun %80’e yakınını buharlaştırıyor, %20’sini ise atık su arıtma tesislerine geri boşaltıyor. 

• Konutlarda ise kullanılan suyun yalnızca %10’u buharlaşma nedeniyle tamamen yok oluyor ve kalan %90’ı geri dönüştürülebiliyor. 

Dahası: Bloomberg’ün yakın tarihli bir araştırmasına göre yapay zeka operasyonları için kullanılan veri merkezleri, suyu en çok ihtiyaç duyulan bölgelerde tüketiyor. Araştırma, 2022’den bu yana inşa edilen veya geliştirilmekte olan veri merkezlerinin yaklaşık üçte ikisinin hâlihazırda yüksek oranda su stresi yaşayan lokasyonlarda bulunduğuna işaret ediyor. ABD’de yalnızca beş eyalet, yüksek su stresi yaşayan bölgelerdeki yeni veri merkezlerinin %72’sine ev sahipliği yapıyor. 

• Su stresi, bir bölgedeki su ihtiyacının mevcut su kaynaklarından fazla olduğu veya su kalitesinin düşmesi nedeniyle kullanımının kısıtlandığı zamanlarda ortaya çıkıyor. Genellikle kişi başına düşen yıllık su miktarının 1700 metreküpün altına düştüğü ülkelerin stres altında olduğu kabul ediliyor. 

ABD’de üç yılda %70 artış gözlemlendi

Teknoloji devleri, yapay zeka modellerini daha güçlü hâle getirmek için her geçen yıl çok daha fazla ve çok daha büyük veri merkezleri inşa etmeye çalışıyor. Bu durum, su kıtlığıyla karşı karşıya olan toplulukları temiz suya erişebilmek için adeta veri merkezleriyle rekabet etmeye zorluyor. Bloomberg araştırması, su problemi yaşayan bölgelerdeki veri merkezlerinin tüm veri merkezleri içindeki oranının rekor seviyelere ulaştığına dikkat çekiyor. 

ChatGPT, 2022 yılı sonlarında kullanıma sunulmadan önce de veri merkezlerinin hâlihazırda su stresi altındaki bölgelerde milyarlarca litre su tüketmesine yönelik tepkiler mevcuttu. Fakat uzmanlar, ChatGPT’nin kullanıma sunulması ve yapay zeka patlamasının yaşanmasının ardından problemin daha da derinleştiğini söylüyor. 

Rakamlar: Kâr amacı gütmeyen World Resources Institute ve pazar araştırması şirketi DC Byte’ın verilerini analiz eden Bloomberg’e göre son üç yılda ABD’de yetersiz su kaynaklarına sahip bölgelerde 160’tan fazla yapay zeka odaklı yeni veri merkezi açıldı. Bu, üç yıl öncesine göre %70’lik bir artışa karşılık geliyor. 

Üstelik benzer bir eğilim diğer ülkelerde de görülüyor. Suudi Arabistan ve Birleşik Arap Emirlikleri gibi kurak bölgeler, giderek büyüyen yapay zeka pazarında yer edinebilmek için artık çok daha fazla veri merkezine ev sahipliği yapıyor. Çin ve Hindistan’da da veri merkezleri, ABD’ye kıyasla çok daha kurak bölgelerde konuşlandırılıyor. 

^{Su stresinin yüksek veya aşırı yüksek olduğu bölgelerdeki mevcut veya inşa edilmesi planlanan veri merkezlerinin çevresindeki alanları gösteren uydu görüntüleri.}

Neden? Teknoloji şirketleri, kendi yapay zeka modellerini desteklemek için veri merkezleri inşa ederken genellikle enerji kaynağının bol olduğu ve yasal düzenlemelerin esnek olduğu ülke ve bölgelere yöneliyor. Fakat bu ülkeler, çoğu zaman yüksek su stresi altında oluyor. Bunun sonucunda veri merkezleri, yerel su kaynaklarını, tarımı ve enerji üretimini tehdit etmeye başlıyor. Üstelik şirketler, veri merkezleri için lokasyon seçerken su, gayrimenkul ve enerji maliyetinden çok daha ucuz olduğu için genellikle en son düşünülen konu oluyor. 

Bu nedenle uzmanlar, kurak bölgelerdeki veri merkezlerinin sayısının önümüzdeki yıllarda önemli ölçüde artmasını bekliyor. DC Byte verilerine göre yalnızca ABD’de 2028 yılına kadar su stresi altındaki bölgelerde en az 59 yeni tesis açılması planlanıyor. 

^{Su kıtlığıyla karşı karşıya olan bölgelerde daha fazla sayıda veri merkezi bulunan ülkeler.} 

Su ayak izi, soğutmadan çok daha fazlası

Diğer yandan veri merkezleri, suyu dolaylı yoldan da tüketebiliyor. 2021 tarihli bir araştırmaya göre ABD’deki veri merkezi sunucularının neredeyse yarısı, tamamen veya kısmen su sıkıntısı çeken bölgelerde bulunan ve yüksek miktarda su ihtiyacı duyan enerji santrallerinden güç alıyor. IEA, veri merkezlerinin su tüketiminin %60’ının dolaylı kullanımdan kaynaklandığını tahmin ediyor. 

Bir adım geriden: Yapay zeka patlaması yaşanmadan önce aralarında Amazon, Google ve Microsoft’un da bulunduğu pek çok teknoloji devi, karbon ayak izlerini azaltmayı ve 2030 yılına kadar tükettiklerinden daha fazla suyu çevreye geri kazandırmayı taahhüt etmişti. Fakat yapay zeka patlamasıyla birlikte veri merkezlerine duyulan ihtiyaç yükseldi. 

Veri merkezlerini destekleyecek güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının bol olduğu bölgeler ise ağırlıklı olarak su kaynaklarının zayıf olduğu bölgelerdi. Daha sıcak bölgelerde daha az su tüketerek çalışan veri merkezlerinin ise daha fazla enerjiye ihtiyaç duyduğu gözlemlendi. 

Öte yandan: Şirketler, daha önce de bu tip paradokslarla karşı karşıya kaldı. İlk veri merkezlerinin kurulduğu dönemlerde teknoloji devleri, sunucuları soğutmak için klima sistemlerini kullanırdı. Fakat bu sistemler, çok fazla elektrik enerjisine ihtiyaç duyuyordu. Bu da şirketlerin sunucuları soğutmak için suya yönelmesine yol açtı. 

Güncel olarak pek çok şirket, mevcut paradoksu ortadan kaldırmak için daha az su tüketmelerini mümkün kılacak çözümler üzerinde çalışıyor. Bazı şirketler, çok fazla ısınan çipleri soğuk plakalara yerleştirerek ya da çipleri ve sunucuları iletken olmayan bir sıvıya daldırarak soğutma işlemi yapmayı deniyor. Bazıları ise veri merkezlerini soğutacak sentetik sıvılar test ediyor. 

Örneğin: Microsoft, yakın zamanda soğutma için kullanılan suyun buharlaşmasının önüne geçmek için kapalı bir veri merkezi tasarımı geliştirdi. Söz konusu tasarım, suyun buharlaşmadan ve artırılmak zorunda kalmadan sunucular arasında sürekli dolaşmasını mümkün kılıyor. Şirket, bu tasarımı ilk olarak 2026 yılında Wisconsin ve Arizona'daki tesislerinde kullanıma açmayı planlıyor. 

OpenAI’ın SoftBank, Oracle ve MGX ile kurmayı planladığı Stargate tesisinin proje ortaklarından Crusoe Energy Systems da kapalı devre soğutma sistemleri kullanmayı hedefliyor. 

• Fakat uzmanlara göre bu sistemler, düşük miktarda su tüketseler de standart veri merkezlerinden çok daha fazla enerji tüketerek yeni bir paradoks yaratacak. 

Amazon ise veri merkezlerinde doğrudan buharlı soğutma metodunu kullanıyor. Ancak şirket, konuşlandırdığı sensörlerle değişen hava koşullarını algılıyor ve buna göre yılın belirli dönemlerinde farklı soğutma metotlarına yöneliyor. 

• Şirketin bulut bilişim birimi Amazon Web Servises (AWS), içme suyu üzerindeki negatif etkisini minimuma indirmek için 24 veri merkezinde arıtılmış kanalizasyon suyu kullanıyor. Teknoloji devi ayrıca, daha yüksek miktarda geri dönültürülmüş suya erişebilmek için yerel yönetimlerle işbirlikleri yapmayı planlıyor. 

Perspektif: Çevre aktivistleri, teknoloji şirketlerinin bu çözümlere ek olarak su kriziyle ilgili daha şeffaf olmaları gerektiğine de işaret ediyor. Şirketlerin, veri merkezlerinin su tüketimine ilişkin neredeyse hiçbir veriyi kamuya açık bir şekilde paylaşmadığı belirtiliyor. 

ABD’nin Ulusal Yaban Hayatı Federasyonu’nda görev alan Jennifer Walker da bölge yönetimlerinin su krizine ilişkin planlama yapabilmesi için daha fazla şeffaf veriye ihtiyaç duyduğunu vurguluyor. Walker, daha önce veri merkezlerinden su kullanımlarına ilişkin bilgi talep ettiklerinin, fakat oldukça sınırlı yanıta ulaşabildiklerinin de altını çiziyor.

• Editörün önerisi: Teknoloji devleri, neden yüzünü nükleer enerjiye döndü? | Quando İçgörü, Doğa Yurduneri