احتياجات الطاقة المتزايدة للذكاء الاصطناعي: تحرك صناعة التكنولوجيا نحو الطاقة النووية

الذكاء الاصطناعي (AI) لم يعد الذكاء الاصطناعي مفهومًا مستقبليًا، بل أصبح جزءًا أساسيًا من حياتنا اليومية. تطبيقات الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق ومُغيرة للواقع، بدءًا من مساعدين افتراضيين التي تساعدنا في إدارة جداولنا الزمنية باستخدام خوارزميات متقدمة تتنبأ باتجاهات السوق وتشخص الأمراض. ومع ذلك، فإن هذا التقدم التكنولوجي يأتي بتكلفة خفية تتمثل في الطلب الهائل على الطاقة. مع نمو أنظمة الذكاء الاصطناعي من حيث التعقيد والاستخدام، زادت متطلباتها الحسابية، مما أدى إلى زيادة كبيرة في استهلاك الطاقة.

تؤدي الحاجة إلى خدمات الذكاء الاصطناعي إلى بناء المزيد من مراكز البيانات وتوسيع المراكز الحالية، حيث يضم كل مركز آلاف الخوادم التي تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. تعد مراكز البيانات هذه ضرورية للذكاء الاصطناعي ولكنها تستهلك الكثير من الطاقة. مراكز البيانات في جميع أنحاء العالم تستهلك 1-2٪ من القوة الإجمالية، ولكن من المرجح أن ترتفع هذه النسبة إلى 3-4٪ بحلول نهاية العقد. من المتوقع أن يؤدي الطلب المتزايد، لا سيما في الولايات المتحدة وأوروبا، إلى ارتفاع كبير في استهلاك الكهرباء، وهو نمط نمو لم نشهده منذ عقود. وفي الوقت نفسه، قد تتجاوز انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من مراكز البيانات المستويات المتوقعة بحلول عام ٢٠٣٠.

وتشكل هذه الزيادة في الطلب على الطاقة تحديا كبيرا. تعتبر مصادر الطاقة التقليدية، وخاصة الوقود الأحفوري، ضارة بالبيئة وتحتاج إلى أن تكون أكثر قوة لتلبية هذه الاحتياجات على نحو مستدام. توفر مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية بدائل أنظف ولكنها تواجه مشكلات تتعلق بقابلية التوسع والموثوقية. وفي خضم هذه التحديات، تستكشف صناعة التكنولوجيا الطاقة النووية كحل محتمل لاحتياجاتها المتزايدة من الطاقة.

اتجاهات وتحديات استهلاك الطاقة في الذكاء الاصطناعي

أدى التقدم السريع للذكاء الاصطناعي إلى زيادة هائلة في المتطلبات الحسابية. تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي المعقدة، وخاصةً التعلم العميق النماذج تتطلب قوة حسابية كبيرة. على سبيل المثال، تدريب أ نموذج لغة كبير مثل GPT-4 يتضمن معالجة كميات هائلة من البيانات من خلال طبقات متعددة من البيانات الشبكات العصبية. يمكن أن تستغرق هذه العملية أسابيع وتستهلك كميات هائلة من الطاقة.

التأثير البيئي لمراكز البيانات كبير. تُعرف هذه المرافق، التي تضم الخوادم والبنية التحتية اللازمة لتشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي، باستهلاكها العالي للطاقة. وهي تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، وتستهلك الكهرباء للعمليات الحسابية وأنظمة التبريد لمنع ارتفاع درجة الحرارة. في عام 24، استهلكت مراكز البيانات حوالي 2.5% من إجمالي الكهرباء المستخدمة في الولايات المتحدة، حوالي 130 تيراواط/ساعة (TWh). ومن المتوقع أن يرتفع هذا الاستهلاك بشكل كبير، ومن المحتمل أن يتضاعف ثلاث مرات ليصل إلى 7.5% (حوالي 390 تيراواط في الساعة) بحلول عام 2030. ويمكن أن يتضاعف الاستهلاك العالمي للكهرباء في مراكز البيانات تقريبًا من 460 تيراواط في الساعة في عام 2022 إلى 1,000 تيراواط في الساعة بحلول عام 2026.

إن الحاجة إلى حلول مستدامة واضحة. ومع توسع تطبيقات الذكاء الاصطناعي، يزداد الطلب على مصادر طاقة موفرة للطاقة وصديقة للبيئة. واستنادًا إلى الاتجاهات الحالية، قد يُصبح استخدام الذكاء الاصطناعي للطاقة مشكلة بيئية خطيرة. وإذا لم نتخذ إجراءات، فقد يُفاقم ذلك تغير المناخ ويُستنزف مواردنا الطبيعية.

مصادر الطاقة الحالية والقيود

يُشكّل اعتماد صناعة التكنولوجيا على مصادر الطاقة التقليدية تحديات بيئية جسيمة. ولا تزال الوقود الأحفوري، بما في ذلك الفحم والغاز الطبيعي والنفط، مصادر الطاقة الرئيسية للعديد من مراكز البيانات. ورغم موثوقية هذه المصادر وكفايتها لتلبية احتياجات الطاقة، إلا أن تأثيرها البيئي ضار. إذ يُطلق حرق الوقود الأحفوري كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى في الغلاف الجوي، مما يُسهم في الاحتباس الحراري وتلوث الهواء.

تُقدم مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية، بديلاً أنظف. تُولّد هذه المصادر الطاقة دون انبعاث غازات دفيئة، مما يُقلل من البصمة الكربونية لمراكز البيانات. ومع ذلك، تواجه هذه المصادر قيودًا عديدة. فطاقتا الشمس والرياح متقطعتان، وتعتمدان على أحوال الطقس والوقت من اليوم، مما يجعلهما أقل موثوقية لتلبية احتياجات مراكز البيانات المستمرة من الطاقة. أما الطاقة الكهرومائية، فرغم اتساقها، إلا أنها محدودة جغرافيًا ولا يُمكن نشرها عالميًا.

تُبرز هذه التحديات الحاجة إلى مصدر طاقة أكثر موثوقية وقابلية للتوسع. ورغم أن الطاقة المتجددة جزء أساسي من الحل، إلا أنها وحدها لا تكفي لتلبية الطلب المتزايد بسرعة على الطاقة في ظل الذكاء الاصطناعي. وهذا يقودنا إلى التفكير في الطاقة النووية كحلٍّ محتمل.

الطاقة النووية كحل مستدام

تُقدم الطاقة النووية حلاًّ مُقنعاً لتلبية احتياجات قطاع التكنولوجيا من الطاقة. فهي تُوفر مصدر طاقة عالي الكثافة وموثوقاً مع انبعاثات كربونية ضئيلة. وعلى عكس الوقود الأحفوري، لا تُصدر المفاعلات النووية ثاني أكسيد الكربون أثناء التشغيل، مما يجعلها بديلاً صديقاً للبيئة.

يتضمن المبدأ الأساسي للطاقة النووية استخدام الطاقة المنطلقة من التفاعلات النووية، عادة من خلال الانشطار. في رد فعل الانشطار، تنقسم نواة الذرة إلى أجزاء أصغر، وتطلق كمية كبيرة من الطاقة. وتتميز هذه العملية بكفاءة عالية، حيث تنتج كرية واحدة من وقود اليورانيوم نفس كمية الطاقة التي ينتجها طن واحد من الفحم أو الفحم. غالون 120 من النفط الخام.

المفاعلات النووية المتقدمة مثل المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMRs)تمثل الجيل القادم من التكنولوجيا النووية. تعد المفاعلات الصغيرة والمتوسطة أصغر حجمًا وأكثر أمانًا ومرونة من المفاعلات التقليدية. ويمكن بناؤها بشكل تدريجي، كما أنها مصممة لتكون آمنة بطبيعتها، مع أنظمة يتم إيقاف تشغيلها تلقائيًا في حالة حدوث خلل. تجعل هذه الميزات SMRs خيارًا قابلاً للتطبيق لتشغيل مراكز البيانات.

وعلى الرغم من هذه المزايا، تواجه الطاقة النووية العديد من التحديات. التصور العام هو عقبة كبيرة. الحوادث النووية رفيعة المستوى، مثل تشيرنوبيل وفوكوشيمالقد تركوا خوفًا وتشكيكًا دائمًا بشأن الطاقة النووية. وتتطلب معالجة هذه المخاوف التواصل الشفاف حول تدابير السلامة والتقدم في التكنولوجيا النووية.

ويمكن للأطر التنظيمية أيضًا أن تعيق اعتماد الطاقة النووية. إن عملية التطوير والموافقة على المشاريع النووية طويلة ومعقدة، وتتضمن معايير صارمة للسلامة والبيئة. يعد تبسيط هذه اللوائح مع الحفاظ على معايير السلامة العالية أمرًا ضروريًا لاعتماد الطاقة النووية على نطاق أوسع.

عمالقة التكنولوجيا يتجهون نحو الطاقة النووية

يقود العديد من عمالقة التكنولوجيا الطريق في استكشاف الطاقة النووية لتلبية احتياجاتهم من الطاقة. تلتزم Google باستخدام الطاقة المتجددة بنسبة 100% في مراكز البيانات التابعة لها. على الرغم من أنها تعتمد في المقام الأول على طاقة الرياح والطاقة الشمسية، إلا أنها تدرك القيود المفروضة على هذه المصادر وتستثمر بنشاط في تقنيات الطاقة النظيفة المتقدمة، بما في ذلك الطاقة النووية، لضمان إمدادات طاقة مستقرة ومستدامة. بالتعاون مع مايكروسوفت ونوكور، تعمل Google على تطوير نماذج أعمال جديدة وتلبية الطلب الإجمالي على تقنيات الكهرباء النظيفة المتقدمة مثل الطاقة النووية المتقدمة والجيل التالي من الطاقة الحرارية الأرضية وتخزين الطاقة على المدى الطويل. تهدف هذه المبادرة إلى تسريع نشر المشاريع التجارية الأولى من نوعها لدعم توليد الطاقة الخالية من الكربون والمساعدة في تلبية الطلب المتزايد على الكهرباء الناجم عن الذكاء الاصطناعي والتقنيات الأخرى.

اتخذت مايكروسوفت نهجا أكثر مباشرة لدمج الطاقة النووية في عملياتها. الشركة تتعاون مع تيرا باور، وهي شركة ابتكار نووي، لاستكشاف استخدام مفاعلات نووية متطورة في مراكز بياناتها. تهدف هذه الشراكة إلى توظيف الجيل القادم من التكنولوجيا النووية لتوفير مصدر طاقة موثوق ومستدام لبنية مايكروسوفت التحتية المتنامية للذكاء الاصطناعي.

أمازون ويب سيرفيسز (أوس) تستكشف شركة AWS الطاقة النووية لتنويع محفظة الطاقة الخاصة بها وضمان إمداد مراكز بياناتها بالطاقة بشكل موثوق. وقد استثمرت الشركة في المفاعلات النووية الصغيرة (SMRs) وغيرها من التقنيات النووية المتقدمة لتشغيل عملياتها بالطاقة المتجددة بنسبة 100% بحلول عام 2025 وتحقيق صافي انبعاثات كربونية صفري بحلول عام 2040. ومن الأمثلة البارزة على هذا الالتزام شراء AWS مجمعًا لمركز بيانات بقدرة 960 ميجاواط من شركة Talen Energy، والذي تُغذيه محطة Susquehanna البخارية الكهربائية المجاورة، وهي محطة طاقة نووية في ولاية بنسلفانيا، بشكل مباشر.

IBM شركة IBM هي شركة تكنولوجية عملاقة أخرى تعمل بنشاط على تطوير الطاقة النووية. تدرس IBM Research إمكانية استخدام الاندماج النووي كحل طويل الأمد للطاقة. ورغم أنه لا يزال تجريبيًا، إلا أن الاندماج النووي يَعِد بتوفير مصدر طاقة نظيف وغير محدود تقريبًا، بما يتماشى مع التزام IBM بالاستدامة والابتكار.

التحديات والاعتبارات

على الرغم من إمكاناتها الكبيرة، تواجه الطاقة النووية العديد من التحديات. ويظل التصور العام يشكل عقبة، في ظل المخاوف المتعلقة بالسلامة الناجمة عن حوادث مثل تشيرنوبيل وفوكوشيما. تتطلب معالجة هذه المخاوف التواصل الشفاف والتعليم حول بروتوكولات السلامة الحديثة وتطورات المفاعلات لبناء ثقة الجمهور.

علاوة على ذلك، فإن المشهد التنظيمي للطاقة النووية معقد وطويل، وغالباً ما يؤدي إلى إبطاء عملية تبنيها. يعد تبسيط اللوائح مع الحفاظ على معايير السلامة أمرًا ضروريًا. ويتعين على الحكومات والهيئات التنظيمية أن تتعاون من أجل خلق بيئة مواتية للابتكار النووي.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن التكاليف الأولية المرتفعة لبناء محطات نووية يمكن أن تكون باهظة. ومع ذلك، يمكن التعويض عن ذلك بفوائد طويلة المدى مثل الطاقة الموثوقة والمنخفضة التكلفة. ويشكل الاستثمار والدعم الحكومي ضرورة أساسية، ومن الممكن أن تساعد نماذج التمويل المبتكرة والشراكات بين القطاعين العام والخاص في توزيع التكاليف والمخاطر.

وأخيرا، فإن التعامل مع النفايات النووية والتخلص منها يعد قضية بالغة الأهمية أخرى. تعتبر الابتكارات في إدارة النفايات، مثل المستودعات الجيولوجية العميقة وطرق إعادة التدوير المتقدمة، ضرورية لتحقيق الاستمرارية على المدى الطويل. تعد الإدارة الآمنة والمستدامة للنفايات أمرًا ضروريًا للقبول العام وحماية البيئة.

الخط السفلي

في الختام، تتزايد احتياجات مراكز البيانات من الطاقة بسرعة مع توسع الذكاء الاصطناعي. تُقدم الطاقة النووية حلاً واعدًا بفضل كفاءتها وانبعاثاتها الكربونية المنخفضة. وبينما يجب معالجة تحديات مثل التصور العام، والعقبات التنظيمية، وإدارة النفايات، فإن شركات مثل جوجل، ومايكروسوفت، وأمازون ويب، وآي بي إم في طريقها بالفعل للاستفادة من الطاقة النووية.

يمكن لصناعة التكنولوجيا أن تلبي احتياجاتها المستقبلية من الطاقة بشكل مستدام من خلال تبني ابتكارات الطاقة النووية والتغلب على هذه العقبات من خلال التواصل الواضح والاستثمارات الاستراتيجية. ويدعم هذا التحول النمو التكنولوجي ويساهم في إيجاد عالم أنظف وأكثر استدامة.