¿Cómo se visualiza la Inteligencia Artificial en el marco de la Sostenibilidad Ambiental y del Cambio Climático, en medio del proceso de la Transición Energética – Minimizar la emisión de GEI – Descarbonización?
Alfonso Arrocha, 11 de julio de 2024. CAE ANIH
REFERENCIA:
Miércoles de Academía de CAE-ANIHV : Eventos obre INTELIGENCIA ARTIFICIAL
1ro 26/10/2023 – ¨INTELIGENCIA ARTIFICIAL E INTELIGENCIA HUMANA¨.
2do 10/07/2024 – ¨ESTADO ACTUAL Y RUMBO DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL¨ Excelentes coloquios desarrollados por sus expositores, comentaristas, moderadores, coordinadores, divulgadores y participantes (Jorge Baralt, Luis Germán Rodríguez, Jonás Montilva, Wladimir Rodríguez, Alfredo Avella, Carmelo Ecarri, Oscar González, Yvan Ecarri, entre otros), tema de gran importancia a nivel mundial y de particular interés para Venezuela y España.
Punto de atención:
¨¿Cómo se visualiza la Inteligencia Artificial en el marco de la Sostenibilidad Ambiental y del Cambio Climático, en medio del proceso de la Transición Energética de combustibles fósiles a energía renovable y vectores energéticos renovables?¨.
En los coloquios por la amplitud del tema y de los aspectos tratados se ha abordado en forma rápida, pero con mucha claridad por parte del profesor Luis Germán Rodríguez y otros participantes algunos de los siguientes puntos:
Las bondades y potencialidades de la IA en la captación, almacenamiento, procesamiento, aprendizaje, interpretación e impresión de gran cantidad de data ambiental para proyectos de I&D e i, industriales, urbanos, entre otros captadas por satélites artificiales, sensores remotos, equipos no satelitales, inteligencia de procesos,… .
Otros ejemplo, imágenes satelitales para todo el desarrollo de los Sistemas de Información Geográfico-SIG, Tecnología Lydar, tecnología INSAR – Subsidencia, ……..,
Ciudades Inteligentes ¨Smart City¨, Transformación Digital, Vigilancia Tecnológica, Mercadeo Digital, Cadena de Suministro y en la misma Transición Energética, con información abierta y gratuita, para muestra un ejemplo, el Sistema COPERNICUS de la Unión Europa para una continua monitorización del estado y salud de la Tierra: vigilancia atmosférica, vigilancia medioambiental marina, vigilancia terrestre, cambio climático, gestión de emergencias, seguridad, ….
Los retos y desafíos que representa la IA en cuanto a su ALTO consumo de Energía y de Agua (también debemos incluir los minerales/materiales críticos estratégicos) en los llamados Centros de Datos ¨DATA CENTER¨, para la refrigeración y enfriamiento de los servidores /hardware, ha sido resaltado por el profesor Luis Germán Rodríguez y lleva a una rápida revisión de literatura sobre este importante asunto, de cómo lo están considerando las grandes corporaciones tecnológicas (IBM, MICRSOFT, GOOGLE, META APPLE, entre otras), los gobiernos (nacionales, regionales y locales) y la comunidad en general (científica, universidades, otros sectores industriales y principalmente los habitantes).
Aquí también debemos aplicar la IA para ayudar a resolver este importante asunto ambiental y climático por las implicaciones del cambio climático en cuanto al problema del AGUA por las olas de calor, sequias y estrés hídrico e inundaciones, en muchas regiones, más frecuentes y prolongadas. La estrategia para la protección del recurso AGUA debe considerar la potencial competencia en su uso y calidad, donde la prioridad es el agua para la población, para la agricultura y luego para el uso industrial. La estrategia que se adopte debe ser definida para el corto, mediano y largo plazo considerando los resultados de los modelos predictivos aplicados por el IPCC (Panel Intergubernamental de Camios Climáticos). Como se verá más adelante esta situación ya se ha presentado en algunos CD en el mundo.
El incremento de la TEMPERATURA causada por el Cambio Climático también llevará a un mayor requerimiento ENERGÉTICO (mayor generación de Gases con Efecto Invernadero GEI ¨GHG¨: CO2, CH4, N2O, ….) para el de enfriamiento y refrigeración en los Centros de Datos, lo cual es un requisito obligatorio para evitar sobre calentamiento de los equipos (servidores, rack, hardware, ……) y así evitar incendios y perdida de la data almacenada y en procesamiento. Como se verá más adelante esta situación también se ha presentado en algunos CD en el mundo.
Otro aspecto indicado por el profesor L. G. Rodríguez, es que en la medida que seamos más conscientes del alto impacto ambiental y climático de la IA seremos mas responsables y reflexivos respecto a su uso y en este sentido les dejo un ejemplo que luego veremos más adelante: ¨en unos de los artículos revisados se recoge que entre 5 y 50 preguntas hechas al CHAT GPT4 y dependiendo de su complejidad el consumo de agua es de ½ litro y el punto es y cuantas miles/millones de preguntas hacemos¨, ahora reflexionando podemos ver porque el Prof. L. G. Rodríguez comentaba que debemos repensar cuando hacemos una búsqueda convencional por Google u otro buscador tradicional en lugar de utilizar la IA.
A continuación, se presentan algunas consideraciones de relevancia que destacan las áreas en las que se viene trabajando últimamente en materia de I&D e i, nuevas tecnologías, lecciones aprendidas y buenas prácticas en lo que debe ser una ¨Inteligencia Artificial Sostenible¨ que incluya el aspecto clave de los Data Center; para mejorar en estos:
La eficiencia energética y
Disminuir el consumo de agua en la operación y refrigeración, a fin de disipar el calor y controlar la temperatura y humedad, y gestionar la integridad de los componentes del hardware/servidores asociados.
En la actualidad, las grandes corporaciones propietarias de los Centros de Datos ¨Data Center¨ están trabajando sobre las lecciones aprendidas y buenas prácticas de estos Centros, en:
Nuevas estrategias,
Rediseño,
Nuevas tecnologías y
Ubicación geográfica más adecuada de los mismos, entre otros aspectos técnicos que garanticen su operación estable y sostenible en el corto, mediano y largo plazo, máxime con el incremento exponencial en el uso de la IA generativa.
Entendiendo que a nivel mundial seguirá aumentando en forma elevada la inserción de la IA tanto a nivel público como privado en la mayoría de los sectores de producción y servicios: industrial, agrícola, tecnológico, movilidad, satelital, ambiental, salud, energético, …..trayendo consigo un aumento importante del tamaño y número de Centros en todo el mundo. Se indica que hoy día los Centros de Datos consumen alrededor del 3 a 4% de todo el consumo energético a nivel mundial (ya por encima de la movilidad aérea), en la UE un estudio de la comisión estima un 2,7%.
¨Densidad informática en centros de datos: el impacto de la IA, las cargas de trabajo impulsadas cada vez más por los datos, incluida la IA y otros tipos de computación de alto rendimiento, llevan a una capacidad de procesamiento y almacenamiento de mayor densidad en los racks del centro de datos. De acuerdo con una encuesta realizada por el Uptime Institute, más de una tercera parte de los operadores de centros de datos ha reportado un rápido aumento en las densidades de los racks durante los últimos tres años.
El mismo informe agrega que casi la mitad de estas instalaciones con capacidades de 10 MW o más reportan densidades de rack superiores a los 20 kW, y un 20 % indica tener racks que superan los 40 kW. A medida que aumentan las densidades de los racks, también lo hacen los desafíos del consumo energético y el enfriamiento. Los nuevos diseños de enfriamiento tienen la obligación de mantener un rendimiento óptimo y prevenir los problemas relacionados con el calor generado por los servidores. ¨ [1]
¨Un estudio realizado por la Universidad de California estimó el consumo de agua del Centro de Datos de Microsoft en Iowa, utilizado principalmente para el funcionamiento de GPT-4 de OpenAI. Se encontró que el consumo de agua de este centro ha aumentado un 37% desde 2021, en gran parte debido a la IA. En total, este centro consume 6.436 mil millones de litros de agua al año. El estudio concluye que, en promedio, entre 5 y 50 preguntas a ChatGPT consume medio litro de agua, dependiendo de su complejidad. Es importante destacar que este impacto ambiental no es exclusivo de Microsoft. El estudio también revela que el consumo de agua en todos los centros de datos de Google ha aumentado en un 30% desde 2021. Estas cifras son preocupantes, especialmente en un momento en el que la sequía es un problema grave en muchos países [2]
En este sentido se están evaluando las siguientes estrategias, tecnologías y buenas prácticas:
Ubicación en regiones/países fríos: del norte de Europa (Finlandia, Suecia, …), Canadá, EEUU,…
Zonas submarinas/sumergidos en el mar
Enfriamiento líquido: no es un concepto novedoso, pero es más eficiente que el método de enfriamiento tradicional con aires (unas 3.000 veces más efectivo), este método utiliza agua helada, glicol u otros refrigerantes y es menos intenso en consumo energético; algunos tipos incluyen: enfriamiento directo al chip, enfriamiento líquido por inmersión, intercambiadores de puerta trasera. [1.]
En el 2018 Google cambiaba a refrigeración líquida después de décadas de dominio de sistemas de refrigeración por aire, Google ha sido pionero en esta área y ya otras de las grandes corporaciones siguen sus pasos. [3], [4], [5]
Agrupamiento de servidores en grandes centros conocidos como hiperescaladores, donde se aumenta la utilización del servidor, se disminuye la cantidad de servidores a alimentar y enfriar, lo que produce un ahorro de electricidad.
Desincorporación de fuentes de energías fósiles termoeléctricas y generadores a diésel e incorporación de combustibles renovables (biocombustibles de 2da generación, combustibles sintéticos CO2 + H2 verde) y ERs (granjas solares, parques eólicos, hidráulica, geotérmica, entre otras) y/o energía nuclear para minimizar/evitar la emisión de Gases con Efecto Invernadero (GEI – GHG¨) a la atmósfera.
Reubicación de los Centros ubicados en desiertos, regiones calientes, áreas con estrés hídrico, regiones con sequias extremas, áreas donde el uso del agua compite con el requerimiento de agua potable o para el uso agrícola, áreas donde el balance hídrico de mediano/largo plazo tanto superficial como subterráneo (baja recarga del acuífero) se prevea negativo, regiones donde haya que proteger el ¨caudal ecológico¨ de los ríos.
Infraestructuras eficientes: optimización de módulos, hiperescaladores (aumento del uso del servidor), enfriamiento con aire seco, ….
En el documento/Análisis IEEE 69/2022 ¨El Consumo de Energía y Agua en los Centros de Datos: Riesgos de Sostenibilidad¨, realizado por el Instituto Español de Estudios Estratégicos/IEEE.es, Autor: Mar Hidalgo (2 de noviembre de 2022). Una excelente fuente de información [6]. (Cita textual en letra cursiva)
¨Resumen: Tras la pandemia el uso de datos se ha disparado y lo hará a más velocidad en los próximos años a medida que se implanten en las sociedades la inteligencia artificial, el metaverso o el blockchain. La gestión y procesamiento de estos datos plantea importantes desafíos tecnológicos, operativos y de sostenibilidad.
Los centros de datos están aumentando significativamente el consumo de energía y agua en un contexto de cambio climático y de aumento de la población. Gestionar adecuadamente el nexo agua-energía en el sector de los centros de datos es uno de los grandes retos que se presentan en los próximos años].
En enero de 2021, los operadores de centros de datos y las asociaciones de la industria en Europa lanzaron el Pacto de Centros de Datos climáticamente Neutros (CNDCP, por sus siglas en inglés), que incluye el compromiso de hacer que estos centros de datos sean neutrales para el clima en 2030. Con objetivos intermedios para el 2025.
No solo energía sino también agua
De forma general, los centros de datos han aumentado su eficiencia energética empleando torres de refrigeración en lugar de aire acondicionado. Pero esto está causando otro problema ambiental que hasta ahora ha permanecido oculto: el elevado uso del agua y lo más preocupante es que la mayor parte proviene de fuentes potables que abastecen de agua a hogares y empresas, y en tiempos de sequía podría tener graves consecuencias para las poblaciones locales.
El agua va camino de convertirse en un recurso cada vez más escaso. Según el World Resource Institute (WRI) en 2030 existirá una brecha a nivel global del 56% entre el suministro mundial de agua y la demanda. Por lo tanto, crece la presión y compromiso sobre los operadores de los centros de datos tanto en el área energética como en la del consumo de agua¨. [vi.]
Comunidad Autónoma de CASTILLA LA MANCHA – CENTRO DE DATOS perteneciente a la Corporación Tecnológica META. UN RESULTADO EXITOSO DESDE EL PUNTO AMBIENTAL Y CLIMATICO:
ENERGÍA: 100 % RENOVABLE
RECURSO AGUA: TECNOLOGÍA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE SECO, CON MUY BAJO
A NINGUN CONSUMO DE AGUA
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22/03/2024 Consejería de Economía, Empresas y Empleo. La resolución se ha publicado hoy en el Diario Oficial de Castilla-La Mancha: El Gobierno de Castilla-La Mancha publica la declaración de impacto ambiental del centro de datos que Meta proyecta en Talavera de la Reina.
La publicación de la declaración de impacto ambiental supone un paso más en la tramitación del proyecto, que continúa avanzando para la aprobación definitiva del Plan de Singular Interés para la construcción de un Data Center Campus en el Polígono Torrehierro 2 de Talavera.
El proyecto que Meta plantea para Talavera de la Reina incorpora un sistema de refrigeración de aire seco que consumirá poco o nada de agua, utilizando un 100 por cien de energías renovables en su actividad.
El Gobierno de Castilla-La Mancha ha publicado hoy en el Diario Oficial de la región la resolución por la que se formula la declaración de impacto ambiental de la inversión que Meta plantea en Talavera de la Reina, para la construcción de un centro de datos en el Polígono Torrehierro 2.
La publicación de la declaración de impacto ambiental supone un paso más en la tramitación del proyecto, que continúa avanzando, a su vez, en la tramitación para la aprobación definitiva del Plan de Singular Interés, después de que la multinacional entregará el pasado mes de diciembre la documentación final para elevar a definitiva la aprobación inicial del PSI que se produjo en marzo de 2023. Antes, en junio de 2022, el proyecto de Meta en Talavera de la Reina había obtenido la Declaración de Interés Regional, y el pasado mes de noviembre se emitió el Informe Ambiental Estratégico de la inversión prevista para la Ciudad de la Cerámica.
La documentación entregada por Meta en el mes de diciembre para avanzar en la tramitación definitiva del PSI introducía novedades en materia de sostenibilidad en el planteamiento inicial del proyecto, tales como la reducción en dimensión y altura de los edificios que albergarán los centros de datos o la implementación de geometrías simples para reducir el impacto de la obra.
Además, en esa actualización se incluía también un sistema de refrigeración de aire seco que permite reducir el consumo de agua inicialmente previsto en la instalación y detallaba también que los edificios contarán con certificados LEED, una vez operativo, como garantía de sostenibilidad, apoyandóse en energías 100 por cien renovables. Meta, a su vez, recogía en la documentación su compromiso por priorizar la eficiencia en el uso de agua, así como a restaurar un mayor volumen de agua de la que se consuma a través de diferentes proyectos. La reducción de la huella y la eficiencia en el diseño resultarán en una inversión de 750 millones de euros.
El Proyecto de Singular Interés tiene como objeto el desarrollo de una Data Center Campus dentro de un ámbito de suelo industrial en la fase 2 del polígono Torrehierro, en Talavera de la Reina, para albergar las operaciones y el equipo de tecnología de la información de la empresa empleado para la producción digital, procesado y almacenamiento de datos que permitan dar servicio a través de sus aplicaciones.
La inversión prevé su desarrollo en una parcela discontinua de 102 hectáreas, con una inversión estimada de 750 millones de euros, de los cuales 685 millones de euros se destinan a la construcción del centro de datos. La duración estimada de las obras es de diez años, dando inicio en los doce meses siguientes a la conclusión de los procesos administrativos y las aprobaciones necesarias.
BIBLIOGRAFÍA:
Artículos de relevancia en materia de Sostenibilidad Ambiental de los Data Center,
- Densidad informática en Centros de Datos: el impacto de la IA América Retail (Noticia seleccionada por América Retail, Khaterin Palacios, 23/08/23)
https://www.america-retail.com/innovacion/densidad-informatica-en-centros-
de-datos-el-impacto-de-la-ia/ - El Impacto Ambiental de la Inteligencia Artificial. 11 de Septiembre de 2023.
Isp.today, ISP.PAGE Where Technology Meets Connectivity.
https://www.isp.page/news/es/el-impacto-ambiental-de-la-inteligencia-
artificial/
https://ideasmedioambientales.com/inteligencia-artificial-evaluacion-de-impacto-ambiental/ - La refrigeración líquida reaparece en los Centros de Datos gracias a la Inteligencia Artificial.
Autor: cliAtec 360 o Data Center https://cliatec.com/la-refrigeracion-liquida-reaparece-en-los-centros-de-datos-gracias-a-la-inteligencia-artificial/ - ¿Está su Centro de Datos preparado para la IA generativa? Tendencias / CIO. La demanda de IA generativa se está disparando, lo que ejerce presión sobre la infraestructura del centro de datos. Autor: Bob Violino, 27 de julio de 2023.
- ¿Es posible mejorar el impacto climático de los Centros de Datos y el desarrollo de la IA? Autor: Michelle Linares, profesora de Innovability Executive Program de MIOTI Tech & Business School y CCO en TheCUBE.
https://www.datacentermarket.es/opinion/es-posible-mejorar-el-impacto-
climatico-de-los-centros-de-datos-y-el-desarrollo-de-la-ia/ - El consumo de energía y agua en los centros de datos: riesgos de sostenibilidad, Autor: Instituto Español de Estudios Estratégicos/ieee.es (Mar Hidalgo), 2 de noviembre de 2022.
https://www.ieee.es/Galerias/fichero/docs_analisis/2022/DIEEEA69_2022_MARHID_Datos.pdf
NOTA:
En estos artículos se puede revisar con más detalles los aspectos indicados sobre ubicación en países fríos: Finlandia, Suecia,….., Inmersión líquida, …, Glicol más agua, …. Sumergidos en el mar,…..artículo de minerales críticos para el hardware y estructuras,….., integridad mecánica, incendios,….., ERs y Nuclear para minimizar las emisiones de CO2.
