'Chi phí ẩn' của trung tâm dữ liệu

4 giờ trướcBài gốc

Nhân con số trên với hàng triệu tương tác mỗi ngày, cộng thêm các dịch vụ phát trực tuyến và lưu trữ đám mây thì mức tiêu thụ nước của trung tâm dữ liệu đạt đến mức khủng hoảng. Vài cơ sở sử dụng nhiều nước hơn cả một thành phố trong 1 năm. “Chi phí ẩn” cho “cơn nghiện công nghệ” này châm ngòi cho phong trào biểu tình từ Uruguay đến Hà Lan, nhiều cộng đồng dân cư phản đối các công ty công nghệ lớn giành đi nguồn tài nguyên quý giá nhất của họ.

Về cơ bản, trung tâm dữ liệu đóng vai trò chính yếu trong hạ tầng kỹ thuật số. Chúng lưu trữ, xử lý và truyền dữ liệu mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Khi xem phim trên Netflix, truy cập tệp trên Dropbox, mua sắm trên Amazon hoặc gọi video qua Zoom, ta đều đang dùng đến trung tâm dữ liệu. Các công ty công nghệ lớn như vận hành hàng chục cơ sở như vậy trên toàn cầu, mỗi cơ sở chứa hàng nghìn máy chủ chạy suốt ngày đêm. Diện tích của trung tâm dữ liệu cũng khá khác biệt, từ một tòa nhà nhỏ đến khu phức hợp siêu lớn.

Trung tâm dữ liệu đóng vai trò chính yếu trong hạ tầng kỹ thuật số - Ảnh: Getty Images

Nhu cầu làm mát

Trung tâm dữ liệu sinh ra lượng nhiệt lớn. Hàng nghìn máy chủ hoạt động liên tục 24/7 giống như nhiều lò nướng công nghiệp hoạt động cùng lúc. Nếu không được làm mát thì thiết bị sẽ nhanh chóng quá nhiệt, dẫn đến lỗi hệ thống và làm hư hại phần cứng đắt tiền bên trong.

Sức mạnh tính toán của các ứng dụng hiện đại, đặc biệt là trí tuệ nhân tạo (AI) cùng máy học làm tăng đáng kể nhu cầu làm mát. Mô hình AI tiên tiến như GPT-3 đòi hỏi tài nguyên tính toán khổng lồ, trung tâm dữ liệu vì vậy mà sinh ra nhiều nhiệt hơn.

Có 2 phương pháp làm mát chính là làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước. Phương pháp đầu dựa vào quạt cùng máy điều hòa để kiểm soát nhiệt độ, kém hiệu quả ở môi trường máy chủ mật độ cao. Phương pháp sau tản nhiệt tốt hơn nên ngày càng được trung tâm dữ liệu quy mô lớn ưa chuộng.

Lượng nước cần dùng

Lượng nước tiêu thụ của trung tâm dữ liệu chủ yếu do hệ thống làm mát (gồm tháp giải nhiệt, máy làm lạnh, bộ làm mát bằng chất lỏng). Nước hấp thụ và tản nhiệt hiệu quả hơn không khí rất nhiều, nhưng đòi hỏi phải sử dụng lượng lớn.

Theo dữ liệu ngành, mỗi năm một trung tâm dữ liệu công suất 1 megawatt có thể tiêu thụ đến 25,5 triệu lít nước chỉ để làm mát – tương đương mức tiêu thụ nước hằng ngày của khoảng 300.000 người. Trung tâm dữ liệu cỡ trung bình công suất 15 megawatt tiêu thụ lượng nước tương đương 3 bệnh viện cỡ trung bình hoặc 2 sân golf 18 lỗ trong 1 năm.

Cơ sở quy mô siêu lớn cần nhiều hơn nữa. Số trung tâm dữ liệu của Google tiêu thụ trung bình 2,1 triệu lít/ngày, 760 triệu lít/năm. Ở năm có số liệu gần đây nhất số trung tâm dữ liệu của Microsoft tiêu thụ gần 6,4 triệu mét khối nước – tăng 34% so với năm trước đó.

Quá trình làm lạnh bao gồm nhiều giai đoạn gây thất thoát nước. Trong hệ thống thông thường, nước chảy vào các máy làm lạnh trung tâm rồi di chuyển qua mạng lưới làm mát hấp thụ nhiệt từ không khí trong trung tâm dữ liệu. Sau đó nước ấm chảy đến tháp giải nhiệt, tương tác với không khí bên ngoài để giải phóng nhiệt lượng. Một lượng nước đáng kể sẽ bay hơi.

Amazon Web Services sử dụng hệ thống làm mát bay hơi trực tiếp, không khí nóng bên ngoài được hút qua tấm làm mát thấm nước. Nước bốc hơi, làm giảm nhiệt độ không khí trước khi để chúng đi vào phòng đặt máy chủ. Phương pháp này tuy hiệu quả nhưng lại tiêu thụ rất nhiều nước, chỉ số Hiệu quả sử dụng nước (WUE) ở mức 0,19 lít mỗi kilowatt/giờ.

Khủng hoảng nước do AI

Sự bùng nổ của AI làm tăng đáng kể lượng nước mà các trung tâm dữ liệu tiêu thụ. Quan chức Diễn đàn Kinh tế thế giới Wesley Spindler cho biết GPT-3 tiêu thụ khoảng 500 mili lít nước cho mỗi 10 - 50 phản hồi. Khi nhân lên với hàng tỉ người dùng trên toàn cầu, tổng lượng nước tiêu thụ vô cùng lớn.

Giám đốc công ty tư vấn Accenture Luna Atamian Hahn-Petersen cũng nhấn mạnh loạt nền tảng AI hiện nay đòi hỏi sức mạnh tính toán khổng lồ để đào tạo mô hình dữ liệu phức tạp. Do đó nước rất cần thiết để làm mát số thiết bị xử lý khối lượng công việc AI. Đến năm 2027, nhu cầu trí tuệ nhân tạo toàn cầu sẽ cần từ 4,1 đến 6,4 nghìn tỉ lít nước – cao hơn tổng mức tiêu thụ nước hằng năm của Đan Mạch 4 - 6 lần.

Trung tâm dữ liệu lấy nước từ đâu?

Trung tâm dữ liệu chủ yếu lấy nước từ công ty cấp nước địa phương. Nước phù hợp để uống cũng có thể dùng làm mát, tất nhiên còn có nguồn khác.

Google sử dụng nước thải đã qua xử lý hoặc nước không uống được cho 25% số trung tâm dữ liệu của mình. Tuy nhiên nhìn chung, các nguồn thay thế (nước ngầm, nước mặt như sông hay biển, nước từ quá trình khai thác dầu khí, nước mưa) chiếm chưa đến 5% tổng nguồn cung làm mát toàn cầu. Hạn chế về quy định cùng chi phí xử lý khiến chúng không được sử dụng rộng rãi.

Có nỗ lực tái sử dụng nước thông qua tuần hoàn trong hệ thống làm mát. Google tuyên bố làm vậy giúp tiết kiệm đến 50% so với phương pháp truyền thống. Nhưng tái sử dụng lại làm hình thành cặn (canxi, magie, silica) và giảm hiệu quả làm mát (do nước tích tụ bụi, hóa chất).

Một số cơ sở xây ao hứng nước mưa rồi xử lý dùng làm mát. Cách này đòi hỏi chi phí đầu tư lẫn vận hành lớn, không khả thi về mặt kinh tế.

Vấn đề gây tranh cãi

Tranh cãi xoay quanh việc tiêu thụ nước của trung tâm dữ liệu xuất phát từ nhiều yếu tố, trong đó có tình trạng cạnh tranh nguồn nước. Liên Hợp Quốc xác định đến năm 2025, một nửa dân số thế giới sẽ sống ở các khu vực thiếu nước.

Tác động kinh tế - xã hội mà trung tâm dữ liệu đem lại rất đáng kể. Khi trung tâm dữ liệu ngày càng phụ thuộc nguồn cung nước tại chỗ, nông dân sẽ khó có đủ nước canh tác dẫn đến năng suất cây trồng sụt giảm, người dân địa phương phải trả tiền nước cao hơn.

Xung đột lợi ích đã bùng nổ. Đầu năm 2023, kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu siêu lớn tại Uruguay làm dấy lên biểu tình. Người dân đang hứng chịu hạn hán nghiêm trọng phản đối mạnh mẽ. Căng thẳng tương tự nổ ra ở Hà Lan, Chile và nhiều khu vực khan hiếm nước khác. Tình trạng thiếu minh bạch càng khiến tranh cãi trở nên gay gắt hơn. Chưa đến 1/3 đơn vị vận hành trung tâm dữ liệu chủ động theo dõi số liệu sử dụng nước.

Giải pháp

Lượng nước khổng lồ mà trung tâm dữ liệu tiêu thụ bị xem như “chi phí môi trường” tiềm ẩn. Không như khí thải carbon vốn được quan tâm nhiều, việc sử dụng nước gần như vẫn “vô hình” với người dùng tất cả tiện ích công nghệ ngày nay.

Tuy nhiên ngành công nghệ đã bắt tay hành động. Amazon Web Services, Microsoft, Google, Meta đều cam kết đến năm 2030 sẽ bổ sung nhiều nước hơn mức tiêu thụ. Amazon đặt mục tiêu bổ sung 3,9 tỉ lít nước mỗi năm thông qua nhiều dự án phục hồi nước, Microsoft tuyên bố giảm 95% lượng nước sử dụng trong trung tâm dữ liệu làm mát bằng hơi nước trên toàn cầu vào năm 2024. Họ cũng đầu tư vào giải pháp làm mát khép kín, tái sử dụng nước thải, thu gom nước mưa. Khi nhiệt độ xuống dưới 29,4 độ C trung tâm dữ liệu Microsoft chuyển sang làm mát bằng không khí.

Cẩm Bình

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/chi-phi-an-cua-trung-tam-du-lieu-235092.html