Em apenas alguns anos desde que a OpenAI lançou seu modelo principal com uma interface de linguagem natural e fácil de usar, o ChatGPT, a “inteligência artificial” (IA) passou do reino da ficção científica para a aparente realidade cotidiana. 

A IA parecia capaz de feitos robóticos inimagináveis ​​há alguns anos: escrever obras inteiramente novas em linguagem natural; compor músicas; gerar obras de arte instantâneas. Mas por trás dessa mudança no poder computacional há um impacto ambiental preocupante e ainda pouco reconhecido. Um novo briefing da Opportunity Green resume o caso .

Os data centers, a base de hardware da economia digital atual, consomem muitos recursos. Essa economia digital se baseia na coleta, armazenamento e transmissão de dados em uma escala inimaginável. 

Industrial

Mesmo antes da explosão da inteligência artificial após o lançamento do ChatGPT pela OpenAI no final de 2022, os volumes envolvidos eram impressionantes: o tráfego global da internet cresceu de 156 Gb transferidos a cada segundo em 2002 para 150.000 Gb por segundo em 2022. 

Essa imensa coleção de uns e zeros, o núcleo digital da economia de dados, por sua vez forneceu a matéria-prima para treinar os modelos de aprendizado de máquina (ML) atuais. 

A chave para suas operações é a escala – de vastos acervos de dados; bancos e bancos de chips de silício dedicados em data centers especializados; e redes de telecomunicações rápidas espalhadas pelo mundo. Mas a escala que torna possíveis as habilidades semimágicas da IA ​​também a transforma em um problema ambiental crescente. 

Sejam quais forem as afirmações ousadas feitas há vinte anos, no alvorecer da era da Internet, sobre a “economia sem peso” que viria ou como todos nós estaríamos “vivendo no ar rarefeito”, os dados, na realidade, têm uma presença física concreta. 

Ele é armazenado e processado em bancos de chips de silício dedicados, produzidos em volumes extraordinários por alguns dos processos industriais mais exigentes e tecnicamente sofisticados aos quais temos acesso. 

Explosivo

Os chips funcionam com eletricidade — em quantidades triviais para um único circuito integrado, como o do seu telefone ou laptop, mas que, nas grandes quantidades necessárias para processamento de dados em larga escala, se tornam extraordinárias. 

Os racks de servidores mais recentes, dedicados à IA, contêm 72 chips especializados da fabricante Nvidia. Os maiores data centers de “hiperescala”, usados ​​para tarefas de IA, teriam cerca de 5.000 desses racks . 

E como qualquer pessoa que use um laptop por qualquer período de tempo sabe, até mesmo um único chip esquenta durante a operação. Para resfriar os servidores, é preciso água – litros dela. Somando tudo isso, um único data center em hiperescala normalmente precisará de tanta água quanto uma cidade de 30.000 habitantes – e a quantidade equivalente de eletricidade. 

O Financial Times relata que a Microsoft está abrindo uma dessas gigantes em algum lugar do mundo a cada três dias.

Mesmo assim, durante anos, o crescimento explosivo da economia digital teve um impacto surpreendentemente pequeno na demanda global por energia e nas emissões de carbono. Os ganhos de eficiência nos data centers — a espinha dorsal da internet — mantiveram o consumo de eletricidade sob controle. 

Consumo

Mas a ascensão da IA ​​generativa, impulsionada pelo lançamento do ChatGPT no final de 2022, rompeu esse equilíbrio. A IA eleva a demanda por dados e poder de processamento à estratosfera.

A versão mais recente do modelo GPT principal da OpenAI, o GPT-4, é construída em 1,3 trilhão de parâmetros , com cada parâmetro descrevendo a força de uma conexão entre diferentes caminhos no cérebro do software do modelo. 

Quanto mais dados novos puderem ser inseridos no modelo para treinamento, melhor — tantos dados que um artigo de pesquisa estimou que os modelos de aprendizado de máquina terão usado todos os dados da internet até 2028.

Hoje, a demanda insaciável por poder de computação está remodelando os sistemas energéticos nacionais. Dados do Fundo Monetário Internacional (FMI) mostram que data centers em todo o mundo já consomem tanta eletricidade quanto países inteiros como França ou Alemanha. A previsão é de que, até 2030, a demanda mundial de energia por data centers será igual ao consumo total de eletricidade da Índia. 

Em princípio, essa demanda crescente por eletricidade poderia ser atendida por energias renováveis, e muitas das grandes empresas de tecnologia, como o Google, têm metas de atingir 100% de consumo de energia renovável. 

Minas

Mas a realidade é muito mais sombria. Para continuar a expansão nesse ritmo alucinante, é necessária a instalação rápida de novos suprimentos. E a demanda por eletricidade em data centers é bem diferente da de residências, escritórios e fábricas, que normalmente apresentam picos e quedas ao longo do dia, quando as pessoas chegam em casa e ligam a TV, ou saem e apagam as luzes, ou quando as máquinas são ligadas e desligadas. 

A demanda do data center é constante e requer 24 horas de trabalho, com o mínimo de tempo de inatividade possível. Isso, por sua vez, cria a necessidade de um fornecimento contínuo e regular de eletricidade, para o qual as energias renováveis ​​nem sempre são as melhores atualmente.

O resultado é que a demanda por data centers está sendo cada vez mais atendida por combustíveis fósseis. Nos EUA, 60% da nova demanda de energia é suprida por gás natural, enquanto na Alemanha e na Polônia, usinas a carvão estão sendo mantidas em operação para alimentar o boom da IA. 

A Microsoft está expandindo as operações do data center perto de Hambach, uma das últimas minas de carvão profundas da Alemanha. A empresa se recusou a comentar sobre a fonte de energia do centro . 

Enquanto isso, o governo Trump, cético em relação ao clima nos EUA, admite abertamente que expandir a geração de energia a carvão é essencial para manter a vantagem do país nas operações de data center .

Usinas de energia

O resultado é que uma indústria que atualmente é responsável por cerca de 0,5% das emissões globais de gases de efeito estufa, segundo estimativas conservadoras da Agência Internacional de Energia (AIE), deverá se tornar um dos contribuintes de crescimento mais rápido para as mudanças climáticas na próxima década. 

Mesmo que outras indústrias mais antigas reduzam suas emissões e um progresso real possa ser visto na mudança para a produção de energias renováveis, as demandas de energia dos data centers representam um risco significativo para as estratégias nacionais de descarbonização.

Até o momento, há pouca conscientização sobre isso por parte dos governos nacionais. Os data centers nem sequer constam no orçamento de carbono mais recente do Comitê de Mudanças Climáticas do Reino Unido – apesar do entusiasmo do governo britânico por sua rápida expansão. 

O trabalho da Beyond Fossil Fuels sugere que o crescimento dos data centers na Europa, seguindo as tendências atuais, adicionaria o equivalente a todo o sistema de energia de combustíveis fósseis da Alemanha aos GEE europeus até 2030. Mudar essa demanda para energias renováveis, por sua vez, reduziria o fornecimento para outras indústrias e ameaçaria os planos de descarbonização em outros setores. 

O problema energético é que os data centers, impulsionados pela IA, representaram uma nova fonte de demanda energética em rápido crescimento, com a qual as usinas de energia, os sistemas de rede e até mesmo as políticas de descarbonização não foram projetados para lidar. 

Lucros

As tensões já estão começando a aparecer: o primeiro “apagão de bytes” do mundo foi evitado por pouco na Virgínia no verão de 2024 , quando um raio derrubou um transformador perto de um conjunto de 20 data centers. 

Percebendo uma queda repentina de energia elétrica na rede principal, os data centers ligaram seus geradores de energia de reserva no local, causando um aumento repentino no fornecimento de energia para a rede principal, o que ameaçou causar apagões em todo o estado e fez com que os operadores da rede corressem para procedimentos de emergência. 

Como vimos com a dramática queda de energia em todo o país, na Espanha e em Portugal, os sistemas de rede nacionais, muitos construídos há décadas, já estão com problemas. 

As novas e específicas demandas de energia decorrentes do crescimento dos data centers os levarão para mais perto do limite. Combustíveis fósseis e, em alguns casos, energia nuclear, podem representar uma solução supostamente rápida para um problema complexo.

Os modelos de negócios das grandes empresas de tecnologia estão presos à expansão – a fonte de lucros da economia de dados, ao longo de décadas, tem sido expandir a quantidade de poder de computação disponível e então esperar que a demanda a preencha. 

Cepas

Para os operadores de IA, o crescimento drástico na escala de suas operações significa a possibilidade de criar novos mercados para novos produtos, mais rápido que seus concorrentes. 

Mas isso cria um problema familiar: mesmo que a eficiência do hardware de computação melhore rapidamente — e os modelos de ML estejam, em geral, se tornando mais eficientes — essa eficiência tende a significar apenas mais demanda pela saída dos modelos. 

Da mesma forma que aviões mais eficientes criaram mais demanda por voos, computadores mais eficientes também criaram mais demanda por computação — e, por trás dos servidores zumbindo, isso significa mais demanda de energia e mais emissões de gases de efeito estufa. 

Os benefícios dessas emissões e de todo esse processamento também não são imediatamente claros. É óbvio quem são os vencedores das Big Techs: as grandes corporações e seus proprietários, principalmente sediados nos EUA, que exercem poderes quase monopolistas sobre a economia digital e que geraram retornos tão incríveis. 

Mas os próprios centros de dados criam poucos empregos localmente, enquanto suas demandas por recursos — não apenas de eletricidade, mas, em todo o mundo, de água — impõem severas pressões aos habitantes locais. 

Descarbonização

A troca ecológica desigual das Big Techs ainda é pouco pesquisada, mas sua operação cria uma dinâmica semicolonial: os donos do sistema no centro, envolvidos em operações extrativas no resto do mundo, espremendo seus recursos escassos.

O artigo da Opportunity Green é apenas o começo da nossa pesquisa. Acreditamos que há uma necessidade urgente de um debate público mais bem informado sobre o papel da computação e seus impactos ambientais – com uma avaliação adequada dos potenciais benefícios e uma compreensão mais clara das desvantagens. 

O desafio aos sistemas de energia e aos planos de descarbonização, em particular, levantado pela expansão vertiginosa dos centros de dados, requer atenção urgente, em três grandes áreas:

• Devem ser realizadas avaliações nacionais e supranacionais das trajetórias prováveis ​​de consumo de energia e das emissões subsequentes decorrentes da expansão de data centers, e esses cenários devem ser considerados em relação às estruturas nacionais e supranacionais de controle de emissões. As estimativas atuais sobre emissões de data centers estão sujeitas a ampla variação e poderiam ser refinadas de forma útil.
• As mudanças legais, regulatórias e políticas necessárias para aproximar ao máximo as operações de data centers de 100% de energias renováveis, adotando uma abordagem que abrange todo o ciclo de vida, desde a construção até a operação, e incluindo o suporte ao armazenamento em baterias. Essas mudanças podem incluir a consideração da contribuição dos usuários de data centers (Big Techs) para o sistema tributário e a alocação de recursos para expansão/descarbonização da rede elétrica.
• Por fim, desenvolver políticas para minimizar a coleta, o processamento e o armazenamento de dados, juntamente com uma hierarquia robusta de aplicações em data centers. Isso se baseará nas recomendações do relatório do Centro Nacional de Políticas de Engenharia sobre a minimização da pegada das operações de data centers. O problema da demanda e do propósito da expansão de data centers é indissociável da questão do seu impacto em termos de recursos e emissões, e deve ser enfrentado diretamente pelas políticas.

Fonte: The Ecologist