«غوغل» تكشف عن منهجية شاملة لقياس الأثر البيئي للذكاء الاصطناعي

بيانات دقيقة تكشف حجم الطاقة والكربون والمياه

أظهرت بيانات «جيميناي» أن الاستعلام الواحد يستهلك طاقة ومياهاً وانبعاثات أقل بكثير من التقديرات السابقة (غيتي)

يُنظر إلى الذكاء الاصطناعي باعتباره إحدى أكثر التقنيات التحويلية في القرن الحادي والعشرين، لكنه يطرح في المقابل تساؤلات ملحّة حول تكلفته البيئية. فمع انتقال النماذج من ملايين إلى تريليونات المعاملات، تتضاعف الموارد اللازمة لتشغيلها؛ من طاقة وكربون ومياه، لتُصبح موضع نقاش عالمي.

كم من الكهرباء يستهلك استعلاماً واحداً؟ وما حجم الانبعاثات الكربونية الناتجة؟ وكم من المياه تُسحب من موارد محلية تعاني أصلاً ضغوطاً بيئية؟

حتى وقت قريب، كانت الإجابات متناقضة، بين تقديرات مثيرة للذعر وأخرى متفائلة أكثر من اللازم. لكن يبدو أن «غوغل» خطت خطوة مهمة نحو الشفافية، إذ كشفت في جلسة مستديرة هذا الأسبوع، حضرتها «الشرق الأوسط»، عما وصفته بأشمل منهجية حتى الآن لقياس الأثر البيئي للذكاء الاصطناعي. الجلسة جمعت كلاً من بارثا رانغاناثان نائب الرئيس وزميل هندسي لدى «غوغل»، وسافانا غودمان رئيسة مختبرات «غوغل» للطاقة المتقدمة، وبين تاونسند رئيس قسم البنية التحتية والاستدامة لدى «غوغل». وركزت على الأرقام الحقيقية لعائلة «جيميناي» من النماذج، ضمن إطار يطمح إلى إرساء معايير موحّدة للصناعة.

بارثا رانغاناثان نائب الرئيس وزميل هندسي لدى «غوغل» (غوغل)

من الوعد إلى المسؤولية

في بداية النقاش، أوضح رانغاناثان أن «الذكاء الاصطناعي في (غوغل) ليس جديداً، بل هو جزء من كل منتجات الشركة»، ويعد أنه مع تضخم حجم النماذج إلى تريليونات المعاملات، يزداد معها العبء الحاسوبي وكذلك المسؤولية البيئية، وشبّه الموقف الراهن بالمخاوف التي رافقت بدايات البحث على الإنترنت، وأضاف: «عندما ظهرت محركات البحث لأول مرة، كان هناك قلق من استهلاكها المفرط للطاقة. لكن (غوغل) استجابت بتركيز على الكفاءة، ومع الوقت تراجعت تلك المخاوف. نحن الآن في مرحلة مشابهة مع الذكاء الاصطناعي».

الأرقام خلف استعلامات «جيميناي»

البيانات التي كشفتها الشركة أظهرت صورة أوضح. فالاستعلام الوسيط في «جيميناي» يستهلك 0.24 واط/ساعة من الطاقة، ويصدر عنه 0.03 غرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون. وللتقريب، تعادل هذه الأرقام كمية الكهرباء اللازمة لمشاهدة التلفاز لمدة تقل عن تسع ثوانٍ.

تعلّق سافانا غودمان قائلة: «هذه النتائج أقل بكثير من عدة تقديرات عامة. والأهم أن (غوغل) نجحت خلال الأشهر الـ12 الماضية في خفض استهلاك الطاقة لكل استعلام بمقدار 33 مرة، وتقليل البصمة الكربونية بمقدار 44 مرة، مع تحسين جودة الاستجابات». هذه القفزات لم تكن نتاج تحسينات طفيفة، بل نتيجة ما تسميه «غوغل»، «النهج الكامل المتكامل» (Full-Stack Approach)، الذي يغطي العتاد والبرمجيات والبنية التحتية.

سافانا غودمان رئيسة مختبرات «غوغل» للطاقة المتقدمة (غوغل)

لماذا تهم المنهجية؟

أحد أبرز أسباب التضارب في النقاش العام هو غياب إطار موحد للقياس. كثير من الدراسات تركّز على استهلاك الشرائح أثناء العمليات الحسابية النشطة فقط، لكنها تتجاهل الديناميكية الكاملة للنظام.

توضح غودمان أن منهجية شركتها تأخذ في الحسبان الطاقة الديناميكية للنظام كاملاً، بما في ذلك الأجهزة الخاملة اللازمة للموثوقية، واستخدام وحدة المعالجة المركزية والذاكرة، إلى جانب استهلاك مراكز البيانات من تبريد وتوزيع للطاقة. من دون هذه العناصر، تكون الصورة ناقصة ومتفائلة أكثر من اللازم.

من خلال نشر هذه المنهجية، تهدف «غوغل» ليس فقط إلى إظهار تقدمها، بل أيضاً إلى دفع الصناعة نحو توحيد المعايير. وكما قال رانغاناثان: «مع قوة الحوسبة الكبيرة تأتي مسؤولية بيئية كبيرة، والمسؤولية تبدأ بالشفافية».

المياه... البعد المُغفل

رغم أن الطاقة والكربون يستحوذان عادة على الأضواء، فإن استهلاك المياه في مراكز البيانات يمثل بُعداً لا يقل أهمية. فحسب «غوغل»، يستهلك الاستعلام الوسيط في «جيميناي» 0.26 ملليلتر فقط من المياه، أي ما يعادل خمس قطرات. وأوضح بين تاونسند أن الحديث عن المياه لا يمكن فصله عن الطاقة والكربون في سياق إدارة مراكز البيانات.

وتعتمد استراتيجية «غوغل» على هدف تعويض 120 في المائة من المياه العذبة، بما يعني إعادة كمية تفوق ما تستهلكه، إلى جانب استخدام المياه المعاد تدويرها أو غير الصالحة للشرب في ربع مقراتها، وإجراء دراسات هيدرولوجية محلية لتحديد الأنسب بين التبريد بالمياه أو الهواء. كما يشير تحليل الشركة إلى أن المراكز المبردة بالمياه تقلل استهلاك الطاقة، بالتالي الانبعاثات بنسبة تصل إلى 10 في المائة مقارنة بالتبريد بالهواء.

لكن القضية لا تقتصر على البنية التحتية فقط. فحسب ما كشفه متحدث باسم «غوغل»، كثيراً ما تكتشف الشركة أثناء تقييماتها لمخاطر المياه أن بعض الموارد المتاحة عبر أطراف محلية غير مستدامة بيئياً، ما يجعل استخدامها غير ملائم. وأردف: «كثير من المجتمعات حول العالم، حتى في أوروبا الغربية، تفتقر إلى بيانات دقيقة عن صحة مستجمعات المياه. نحن نستكشف الآن كيف يمكن دمج خبرتنا في الهيدرولوجيا وإدارة الموارد المائية مع أدوات النماذج اللغوية الضخمة لمساعدة المجتمعات على فهم حجم مواردها المائية ومساراتها المستقبلية. «بهذا، تضع (غوغل) الذكاء الاصطناعي في موقع مزدوج: مستهلك للموارد من جهة، وأداة لإدارتها بشكل أكثر استدامة من جهة أخرى».

تناولت الجلسة أهمية إدارة استهلاك المياه في مراكز البيانات وربط الذكاء الاصطناعي بدور جديد كأداة لإدارة الموارد المائية (غيتي)

ميزة «النهج الكامل»

تشرح «غوغل» أن تحقيق هذه القفزات في الكفاءة لم يكن وليد خطوة واحدة، بل نتيجة استراتيجية متعددة المستويات تبدأ من العتاد وصولاً إلى البنية التحتية. فقد طورت الشركة وحدات معالجة خاصة «TPU»، بينها النسخة الأحدث «Ironwood» التي تعد أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة بمقدار 30 مرة مقارنة بالمعالجات التقليدية. وإلى جانب العتاد، اعتمدت الشركة على تقنيات مثل Accurate Quantized Training» (AQT)»، والتفسير التخميني لتقليل العبء الحسابي دون التأثير على الجودة.

أما تصميم النماذج فاعتمد على بنية (ترانسفورمر) «Transformer» ومفهوم (ميكستشر أوف إكسبيرتس) «Mixture-of-Experts» وآليات التفكير الهجين، ما سمح بتحقيق مكاسب في الكفاءة تصل إلى مائة مرة. وتضاف إلى ذلك آليات تشغيل مثل التجميع واسع النطاق والتحويل الفوري للأحمال لتقليل استهلاك الأجهزة الخاملة. أما على صعيد مراكز البيانات، فقد سجلت «غوغل» معدل كفاءة استخدام طاقة عالمي (PUE) يبلغ 1.09، وهو من الأفضل في القطاع. وتتكامل هذه الجهود مع أهداف تشغيل خالٍ من الكربون على مدار الساعة، وتعويض المياه العذبة، إلى جانب اتفاقات مرنة مع مزوّدي الطاقة في ولايات أميركية مثل إنديانا وتينيسي.

وكما قال رانغاناثان: «من الخرسانة إلى السحابة، كل طبقة من البنية التحتية إلى الرقائق إلى النماذج، تضيف مكاسب تدريجية. وعندما تجتمع، تصنع القفزات الكبيرة التي نشهدها».

مواجهة المخاوف

كثيراً ما يُصوَّر الأثر البيئي للذكاء الاصطناعي بصورة مبالغ فيها، مع ادعاءات مثل أن «الاستعلام الواحد يعادل قيادة سيارة لمسافة 1000 ميل». لكن «غوغل» رفضت هذه المقارنات.

ويذكر رانغاناثان أن «البيانات تُظهر أن الانبعاثات الكربونية في الواقع صغيرة للغاية. نريد أن نستبدل الخوف بالحقائق».

وتضيف غودمان: «رغم أن استعلامات (جيميناي) محدودة الأثر، فإن استخدام الذكاء الاصطناعي يتوسع بسرعة. لذلك يجب أن تسبق الكفاءة حجم الطلب. في تقرير الاستدامة مطلع العام، أظهرنا تحسناً في الكفاءة بنسبة 20 في المائة، وهو ما يساعدنا بالفعل على البقاء في الطليعة».

تُظهر تقديرات مستقلة أهمية خطوة «غوغل» في هذا التوقيت. فحسب بيانات بحثية (Graphic News 2023)، قد تصبح مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي مسؤولة عن نسبة متزايدة من الانبعاثات الكربونية عالمياً، مع احتمال أن تتجاوز بصمتها الكربونية قطاع الطيران في السنوات القليلة المقبلة. ففي عام 2023 مثّل الطيران نحو 2.5 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عالمياً، بينما ساهمت مراكز البيانات بنسبة أقل لكنها في مسار تصاعدي حاد.

اللافت أن «غوغل» لا تكتفي بجعل الذكاء الاصطناعي أكثر كفاءة، بل توظفه أيضاً أداةً لتعزيز الاستدامة في قطاعات أخرى. وأوضح رانغاناثان أن الشركة تستخدم الذكاء الاصطناعي لنمذجة وتقليل «خطوط التكاثف» (Contrails) التي تشكلها الطائرات وتحتجز الحرارة، وقال: «يمكن للذكاء الاصطناعي مساعدة الطيارين على تجنّب المسارات التي تولد هذه السحب، ما يقلل من الأثر المناخي للطيران».

نحو معايير وتعاون

هل ستعتمد شركات أخرى منهجية «غوغل»؟ تجيب غودمان: «هذه هي المرة الأولى التي نعرض فيها منهجيتنا علناً. ردود الفعل الأولية كانت إيجابية، ونأمل أن يتم تبنيها عبر الصناعة والأوساط الأكاديمية».

ويضيف رانغاناثان: «لا يوجد اليوم إجماع على كيفية قياس البصمة البيئية للذكاء الاصطناعي. مساهمتنا هي تقديم منهجية شاملة وصارمة علمياً. ونأمل أن تُحفّز حواراً أوسع ومقاييس موحدة عبر القطاع».

لن يُقاس مستقبل الذكاء الاصطناعي فقط بذكاء مخرجاته، بل أيضاً باستدامة مدخلاته. وفي هذا السياق، ترسل «غوغل» رسالة واضحة: الكفاءة لم تعد خياراً، بل ضرورة.