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AI水の使用量：データセンターの水歪みに取り組む

AIはホットで、見出し、投資、ユーザーを獲得しています。また、文字通り熱く動作します。人工知能を動作させるデータセンター（AI）モデルは、大量の電気を使用し、巨大な熱を生成します。サーバーが過熱しないようにするために、多くの施設は水を使用する冷却システムに依存しています。AIデータセンターの水使用には2つの形式があります。サーバーを冷却する水を超えて、データセンターは、操作の動力に必要な発電を通じて水の使用に間接的に貢献します。その間接的な使用は、多くの場合、全体的な水使用の80％以上を占めています。AIの水フットプリントを減らすことは、2つの非常に異なる問題に取り組むことを意味します。データセンターの壁の内部で何が起こるか、そして電源グリッドでそれらを超えて起こることです。直接水使用：局所的で、時にはストレスが多い人体が汗をかくことで自分自身を冷やすように、データセンターは水の蒸発によってしばしば冷却されます。これは、熱を放散し、大気に水が失われ、したがって「消費」とカウントされるプロセスです。多くの場合、水は家や企業を供給する同じ地方自治体システムから引き出されています。ほとんどの主要なハイテク企業は現在、直接水使用を開示していますが、すべてのデータセンターが訴訟に続くわけではなく、全体像が不明確になっています。最近の報告では、企業は、撤回された水の45％から60％が消費されると推定しています。ローレンス・バークレー国立研究所による最近の報告によると、米国のデータセンターによる2023年の直接水消費（世界のデータセンターの約40％から約40％）は、約175億ガロンと推定されています。 50％の消費率を想定すると、それは350億ガロンの水撤退、または隣接する米国の総公共水供給の約0.3％を意味します。同じレポートでは、米国のデータセンターの直接水消費量が2028年までに2023年のレベルを2倍または4倍にする可能性があると予測しています。全国レベルでは、データセンターの水使用は比較的控えめです。しかし、データセンターが集中している一部の地域、特にすでに不足に直面している地域では、地元の水システムへの負担が大きくなる可能性があります。 ブルームバーグニュース 2022年以降に建設された米国のデータセンターの約3分の2が高い水ストレスエリアにあると報告しています。 ジョージア州ニュートン郡では、提案されているデータセンターの一部は、郡全体が毎日使用するよりも1日あたりの水を要求したと伝えられています。現在、そこの職員は厳しい選択に直面しています。新しいプロジェクトを拒否し、代替の水効率の高い冷却システムを必要とし、費用のかかるインフラストラクチャのアップグレードに投資するか、住民に水割り当てを課すリスクがあります。最大のストレスは、完全な使用ではなく、タイミングです。住民や企業が最も水を必要とする暑い日には、データセンターの水もスパイクを要求します。アリゾナ州では、夏の間のデータセンターの毎月の水使用量は、平均レベルのほぼ2倍になる可能性があります。間接的な水使用：渇いた電気方程式のもう1つの部分は、データセンターを動かす電気です。多くの場所で、データセンターでAIモデルをトレーニングしたり、家の電球をオンにしたりするかどうかにかかわらず、電気は、独自の冷却水を必要とする化石燃料ベースの発電所によって生成されます。米国の電力セクターは、約11.6ガロンの水を引き出し、生産されたキロワット時ごとに1.2ガロンを消費し、国内最大の水ユーザーに配置します。データセンターを動かす電力を生産するために使用される水は、間接的な水使用と見なされます。 発電所が使用する水は通常、飲料がなく、都市水システムから引き出されません。それでも、特に水面地域には、川、帯水層、生態系にストレスをかける可能性があります。ほとんどの米国のデータセンターでは、この間接的な使用は、直接的なオンサイトの水使用よりも大幅に高くなっています。ある論文は、2023年にGPT-3を使用して150〜300ワードの単一のテキスト出力を生成し、平均的な米国のデータセンターで合計16.9ミリリットルの水を消費したと推定されました。後のモデルでの効率の向上によりこれらの数が減少した可能性がありますが、間接的な水使用は依然として優勢です。データセンターの水への影響を最小限に抑える方法電気とは異なり、データセンター冷却システムは設計の選択です。蒸発冷却は低コストで効率的ですが、水が最も必要であり、利用可能な夏の熱波の間に地元の供給を負担する可能性があります。そのピーク需要を管理するために、データセンターはオンサイトの貯水貯蔵を構築したり、熱エネルギー貯蔵を設置したりできます。分布の拡大や漏れの固定など、水インフラストラクチャのアップグレードは、地元のシステムが需要のスパイクをよりよく処理するのにも役立ちます。蒸発冷却の代替品には、空気ベースの水と液体浸漬冷却、リサイクル水を使用して飲料水の使用を削減し、冷却の再利用を廃棄して冷却需要を減らすことが含まれます。いくつかの高度な設計では、閉ループで冷却水をリサイクルするため、水は消費されません。これらの「ゼロ水」設計により、地元の飲料水供給を活用する必要性がなくなります。ただし、これらの設計の多くは電力需要を高め、間接的な水使用を増加させる可能性があります。水冷データセンターは、空冷データセンターよりも約10％少ないエネルギーを消費します。 浸漬冷却システムでは、サーバーは水を蒸発せずに熱を運ぶ液体に浸されます。 ジェイソンオールデン/ブルームバーグ/ゲッティイメージズ水ストレスのある地域では、直接使用を削減するために、最優先事項は低からゼロウォーター冷却システムでなければなりません。また、地元のグリッドに再生可能エネルギーを追加するために、間接的な水使用を抑制し、電力需要の増加からの二酸化炭素排出量を最小限に抑えるために投資する必要があります。炭素集約型グリッドを備えた湿潤領域では、オンサイトの水消費量が高い蒸発冷却の継続的な使用を意味する場合でも、全体の水消費量を減らすために電力使用を減らすために優先されるべきです。絡み合った水と電気システムの現実により、データセンターのオペレーターは、世界の気候目標と地元の水のニーズの間の厳しいトレードオフをナビゲートするように強制されています。これらの選択肢はしばしば単純ではありませんが、再生可能エネルギーが電力網を支配するまで、それらは避けられないかもしれません。この記事で表明されている見解は著者の見解であり、必ずしも雇用主や関連機関の見解を反映しているわけではありません。サイトの記事からウェブ上の関連記事 #AI水の使用量データセンターの水歪みに取り組む