Jak fungují datová centra pro umělou inteligenci – a proč spotřebovávají tolik energie

Strojovna umělé inteligence

Pokaždé, když se zeptáte chatbota s umělou inteligencí, vygenerujete obrázek nebo použijete cloudový nástroj, váš požadavek putuje do datového centra – zařízení o velikosti skladu, které je nacpané tisíci specializovaných serverů. Tyto budovy tvoří fyzickou páteř revoluce umělé inteligence a jejich apetit po elektřině a vodě přetváří energetické trhy po celém světě.

Co se děje uvnitř datového centra

Moderní datové centrum pro umělou inteligenci ukrývá řady serverových racků obsahujících grafické procesory (GPU) a další akcelerátory optimalizované pro masivní paralelní výpočty, které modely umělé inteligence vyžadují. Trénink jediného velkého jazykového modelu může vyžadovat tisíce GPU, které nepřetržitě běží týdny nebo měsíce. I po tréninku vyžaduje každý uživatelský dotaz – nazývaný inference – výpočet v reálném čase.

Veškeré toto zpracování generuje obrovské teplo. Bez neustálého chlazení by se čipy během několika minut přehřály a selhaly. Zde přichází na řadu druhý hlavní zdroj: voda.

Proč potřebují tolik vody

Voda vede teplo zhruba 30krát účinněji než vzduch, což z ní činí preferované chladicí médium pro výpočetní techniku s vysokou hustotou. Většina velkých datových center používá nějakou formu odpařovacího chlazení, kde teplá voda absorbuje teplo ze serverů a poté je ochlazována ve věžích odpařováním. Tento proces je energeticky účinný, ale náročný na vodu – jedno hyperscale zařízení může spotřebovat až 5 milionů galonů vody denně, což odpovídá denní potřebě města s 50 000 obyvateli, uvádí Lincoln Institute of Land Policy.

Novější systémy s uzavřeným okruhem recirkulují vodu v uzavřených trubkách, čímž snižují spotřebu sladké vody až o 70 %. Někteří provozovatelé také experimentují s ponorným chlazením, kdy jsou celé servery ponořeny do nevodivé kapaliny, aby se zcela eliminovaly ztráty odpařováním.

Problém s elektřinou

Datová centra spotřebovala v roce 2023 přibližně 176 terawatthodin (TWh) elektřiny – zhruba 4,4 % celkové spotřeby energie v USA, uvádí Ministerstvo energetiky USA. Lawrence Berkeley National Laboratory předpovídá, že toto číslo by mohlo do roku 2028 dosáhnout 325 až 580 TWh, tedy 6,7–12 % veškeré americké elektřiny.

Geografická koncentrace je zarážející. Ve virginské „Data Center Alley“ tato zařízení již spotřebovávají 26 % celkové spotřeby elektřiny státu. V oblasti Mid-Atlantic vyvolala prudce rostoucí poptávka 800% nárůst velkoobchodních cen energií během aukce kapacity v roce 2024, přičemž se očekává, že do konce 20. let 21. století dojde k nárůstu sazeb pro domácnosti o 20–30 %, jak uvádí Consumer Reports.

Odpověď komunity a politiky

Rostoucí náklady na energie vyvolaly vlnu odporu. Celostátně reprezentativní průzkum zjistil, že 78 % Američanů se obává, že nová výstavba datových center zvýší jejich účty za energie. Aktivistické skupiny ve více než 24 státech se organizovaly proti navrhovaným zařízením s odvoláním na hluk, vyčerpávání vody, využití půdy a přetížené elektrické sítě.

Zákonodárci reagují. Do začátku roku 2026 zákonodárci ve více než 30 státech předložili více než 300 návrhů zákonů řešících dopady datových center, od moratorií na výstavbu až po revidované požadavky na daňové pobídky. Maine se stal prvním státem, který zcela omezil výstavbu velkých datových center, uvádí The National Desk.

Co bude dál

Průmysl se snaží snížit svou stopu několika způsoby. Efektivnější architektury čipů slibují stejný výkon umělé inteligence s menší spotřebou energie. Technologické společnosti masivně investují do smluv o obnovitelné energii a zkoumají jadernou energii, včetně malých modulárních reaktorů, pro dodávku vyhrazené čisté elektřiny. Vědci také představili algoritmy, které by mohly snížit spotřebu energie umělé inteligence až 100krát a zároveň zlepšit přesnost.

Zásadní napětí však přetrvává: jak rostou schopnosti umělé inteligence a zrychluje se její přijetí, roste i fyzická infrastruktura potřebná k její podpoře. Jak společnosti vyváží výhody umělé inteligence s jejími reálnými náklady na zdroje, bude jednou z určujících politických otázek nadcházejícího desetiletí.