Đám mây kỹ thuật số vô hình đang đẩy lưới điện toàn cầu đến bờ vực ra sao

Ảo mộng về một mạng internet xanh và thanh thoát tan vỡ hoàn toàn khi đối mặt với lượng điện thô cần thiết để duy trì nó. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các trung tâm dữ liệu, hoạt động trí tuệ nhân tạo và lĩnh vực tiền điện tử chiếm khoảng 2% nhu cầu điện toàn cầu trong năm 2022. Dù tỷ lệ cơ sở này có vẻ khiêm tốn đối với người quan sát bình thường, nhưng đà tăng trưởng của nó lại cực kỳ dốc. Cơ quan này dự báo mức tiêu thụ toàn cầu có thể tăng gấp đôi vào năm 2026, đạt mức ngang bằng với toàn bộ nhu cầu điện của một quốc gia công nghiệp hóa mạnh như Nhật Bản. Sự gia tăng này không chỉ là một hiện tượng toàn cầu trừu tượng; nó mang tính cục bộ sâu sắc và gây ra nhiều xáo trộn. Ví dụ tại Ireland, các trung tâm dữ liệu đã tiêu thụ gần một phần năm tổng lượng điện được đo lường của cả nước trong năm 2022, theo dữ liệu từ Tổng cục Thống kê nước này. Sự tập trung sử dụng điện với mức độ sửng sốt như vậy đã làm nổ ra những cuộc tranh luận quốc gia gay gắt tại Dublin về tính ổn định của lưới điện, nguy cơ mất điện vào mùa đông, và tính bền vững lâu dài của an ninh năng lượng quốc gia trong kỷ nguyên số.

Nguyên nhân sâu xa của đợt tăng vọt mức tiêu thụ năng lượng này là sự thay đổi căn bản trong cách chúng ta tương tác với công nghệ, chủ yếu do sự bùng nổ gần đây của trí tuệ nhân tạo tạo sinh. Một lượt tìm kiếm internet thông thường – chỉ đơn thuần trích xuất thông tin đã có từ một kho lưu trữ rộng lớn – đòi hỏi một lượng điện tương đối nhỏ. Tuy nhiên, việc tạo ra một bài luận hoàn toàn mới, kết xuất một hình ảnh chân thực, hoặc tổng hợp một khối mã phần mềm phức tạp bằng một mô hình AI tiên tiến lại đòi hỏi nhiều sức mạnh điện toán hơn đáng kể. Các nhà nghiên cứu khi đánh giá tác động môi trường của học máy đã lưu ý rằng một lệnh truy vấn vào hệ thống AI tạo sinh có thể tiêu tốn năng lượng gấp 10 lần so với một yêu cầu trên công cụ tìm kiếm truyền thống. Khi các công ty công nghệ lớn nhất thế giới chạy đua để tích hợp những mô hình ngốn điện này vào các ứng dụng tiêu dùng hằng ngày, từ các phần mềm soạn thảo văn bản đến bàn phím điện thoại thông minh, thì phần cứng nền tảng bên dưới phải hoạt động với công suất cao hơn và tỏa ra nhiều nhiệt hơn. Hậu quả là, những hệ thống máy chủ khổng lồ này không chỉ cần lượng điện lớn để xử lý dữ liệu, mà còn cần lượng điện và nước lạnh khổng lồ, liên tục để ngăn các bộ vi xử lý silicon mỏng manh không bị nóng chảy.

Hậu quả của sự bùng nổ năng lượng vô hình này đang định hình lại các cảnh quan địa phương và đe dọa trực tiếp đến các mục tiêu khí hậu rộng lớn hơn. Ở vùng Tây Nam nước Mỹ, một khu vực vốn bị ám ảnh bởi tình trạng hạn hán khắc nghiệt và các hồ chứa nước ngày càng cạn kiệt, chính quyền các thành phố đang ngày càng xung đột với các công ty công nghệ về hàng triệu gallon nước ngọt cần thiết mỗi ngày để làm mát các trung tâm dữ liệu. Không chỉ gây thiếu hụt nước, ở những khu vực mà cơ sở hạ tầng năng lượng tái tạo không theo kịp nhu cầu, lượng điện đột ngột bị hút đi từ lĩnh vực công nghệ đang kéo dài tuổi thọ của các nhà máy nhiên liệu hóa thạch già cỗi một cách khiên cưỡng. Ở một số vùng của Mỹ, các công ty điện lực thực sự đã trì hoãn lịch đóng cửa các nhà máy than và khí đốt tự nhiên chỉ để đáp ứng nhu cầu khổng lồ của các trung tâm máy chủ mới được xây dựng. Điều này tạo ra một nghịch lý vô cùng trớ trêu: chính những công ty công nghệ đang lớn tiếng cam kết đạt mức phát thải ròng bằng 0 lại đang đẩy các nhà điều hành lưới điện địa phương quay trở lại với các nguồn năng lượng tuy ổn định nhưng lại gây ô nhiễm nặng nề. Tác động đối với xã hội là rất sâu sắc, vì các cộng đồng địa phương chắc chắn phải gánh chịu hậu quả từ hóa đơn tiền điện sinh hoạt tăng cao, nguồn nước đô thị cạn kiệt và tình trạng phơi nhiễm kéo dài với các khí thải độc hại.

Để dung hòa giữa tiềm năng to lớn của trí tuệ nhân tạo và nhu cầu cấp bách, không thể nhượng bộ của việc khử carbon toàn cầu, chúng ta cần một sự thay đổi cơ bản trong cách xây dựng và quản lý cơ sở hạ tầng kỹ thuật số. Ngành công nghệ không thể đơn giản là dùng tiền để giải quyết vấn đề này thông qua việc mua các tín chỉ bù đắp carbon thiếu minh bạch; họ phải tự tìm lối thoát bằng kỹ thuật thông qua sự tối ưu hiệu suất cấu trúc thực sự. Một hướng đi rất hứa hẹn là phát triển các công nghệ chuyển tải động. Vì các tác vụ xử lý dữ liệu khổng lồ thường linh hoạt về thời gian, nên các phần mềm có thể được thiết kế để tự động điều hướng khối lượng công việc điện toán trên toàn cầu đến những khu vực đang có nắng hoặc có gió, kết hợp trực tiếp nhu cầu năng lượng đỉnh điểm với lượng điện tái tạo dư thừa. Hơn nữa, chính quyền cấp thành phố và quốc gia phải vào cuộc bằng các khung pháp lý chặt chẽ và có tính thực thi cao. Thay vì đưa ra các ưu đãi thuế vô điều kiện để thu hút các trung tâm dữ liệu mới, các nhà hoạch định chính sách nên bắt buộc áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về hiệu quả sử dụng năng lượng và nước như một điều kiện để cấp phép xây dựng. Những đổi mới trong công nghệ làm mát bằng chất lỏng và việc tích hợp các hệ thống máy chủ vào mạng lưới sưởi ấm khu vực của thành phố – một biện pháp đang được thử nghiệm thành công ở các nước Bắc Âu, nơi nhiệt lượng thải ra từ trung tâm dữ liệu được chủ động thu hồi để sưởi ấm các ngôi nhà tại địa phương – mang lại những lộ trình cụ thể và đã được kiểm chứng để giảm thiểu dấu chân công nghiệp khổng lồ này.

Cuộc cách mạng kỹ thuật số chắc chắn đã biến đổi sự tồn tại của con người, mang lại khả năng tiếp cận tri thức chưa từng có, đẩy nhanh tốc độ tiến bộ khoa học và kết nối toàn cầu. Thế nhưng, chúng ta không thể tiếp tục giả vờ rằng internet là một thực thể kỳ diệu, không trọng lượng và tồn tại bên ngoài các ranh giới vật lý của hành tinh chúng ta. Mỗi email được gửi đi, mỗi hình ảnh kỹ thuật số được tạo ra, và mỗi trợ lý ảo được kích hoạt đều vạch ra một đường nối vô hình, trực tiếp quay trở lại với một lưới điện đang chạy rì rầm, một tháp làm mát đang nhả khói, và, rất thường xuyên, là một nguồn nhiên liệu hóa thạch đang bốc cháy. Việc thừa nhận bản chất nặng nề và đậm tính công nghiệp của điện toán đám mây là bước đi đầu tiên và thiết yếu để đảm bảo rằng tiến bộ công nghệ của chúng ta không phải đánh đổi bằng sự sống còn của hành tinh. Tương lai của năng lượng toàn cầu giờ đây gắn bó không thể tách rời với tương lai của dữ liệu toàn cầu, và chúng ta phải yêu cầu những kiến trúc sư của thế giới kỹ thuật số xây dựng nó với một sự tôn trọng sâu sắc và kiên định đối với các giới hạn vật lý của trái đất.