Considere el transistor, la unidad básica de procesadores de computadora. Los transistores pueden ser pequeños, hasta el tamaño de los nanómetros de un solo dígito. Miles de millones pueden caber en un chip de computadora.
Aunque no tienen piezas móviles, devoran la electricidad mientras almacenan y modifican bits de información. «Uno y ceros están codificados como estos voltajes altos y bajos», dijo Timothy Sherwood, profesor de informática en la Universidad de California Santa Bárbara. «Cuando haces cualquier cálculo, lo que está sucediendo dentro del microprocesador es que hay algunos uno que la transición a un ceroo un cero que las transiciones a uno. Cada vez que sucede, se usa un poco de energía «.
Cuando agrega eso, a través de los miles de millones de transistores en chips y luego los miles de millones de estos chips en computadoras y granjas de servidores, forman una proporción significativa y creciente del apetito energético de la humanidad.
Según la Agencia Internacional de Energía (IEA), la computación y el almacenamiento de datos representan entre 1 y 1.5 por ciento de la demanda mundial de electricidad en este momento.
Con el crecimiento de la inteligencia artificial y las criptomonedas que dependen de los centros de datos a escala industrial, esa participación está preparada para crecer. Por ejemplo, una búsqueda típica de Google usa aproximadamente 0.3 vatios-hora, mientras que una consulta ChatGPT consume 2.9 vatios-horas. En 2024, la cantidad de capacidad del centro de datos en construcción en los Estados Unidos aumentó un 70 por ciento en comparación con 2023. Algunas de las compañías tecnológicas que se inclinan hacia la IA han visto aumentar sus emisiones de gases de efecto invernadero y les resulta más difícil cumplir con sus propios objetivos ambientales.
¿Cuánta más electricidad necesitará este cálculo en los próximos años, y dejará de alcanzar nuestros objetivos de cambio climático?
AI está inyectando caos en pronósticos de demanda de energía
La AIE estima que la demanda de energía del centro de datos se duplicará para 2030. McKinsey estima en algún lugar entre un triplicado y un quintuplamiento. Como resultado, los principales jugadores tecnológicos están tratando desesperadamente de apuntalar sus alimentos. Durante el año pasado, han sido algunos de los mayores compradores de fuentes de energía que producen pocas emisiones de gases de efecto invernadero. Amazon es el mayor comprador corporativo de energía renovable del mundo. Empresas como Microsoft incluso están reviviendo las viejas plantas nucleares al tiempo que invierten en la próxima generación de tecnología nuclear.
Pero algunas de estas compañías no son exigentes sobre de dónde proviene su poder. «Lo que necesitamos de usted», dijo el ex CEO de Google, Eric Schmidt, al Comité de Energía y Comercio de la Cámara a principios de este mes, es «energía en todas las formas, renovable, no renovable, lo que sea. Debe estar allí, y debe estar allí rápidamente».
Ya, la demanda de energía de los centros de datos está extendiendo una línea de vida a las antiguas centrales eléctricas de carbón y está creando un mercado para nuevas plantas de gas natural. La AIE estima que en los próximos cinco años, las energías renovables cumplirán la mitad de la demanda de electricidad adicional de los centros de datos, seguido de gas natural, carbón y energía nuclear.
Sin embargo, muchos de estos pronósticos de demanda de energía son proyecciones basadas en las tendencias actuales, y bueno, muchas cosas están cambiando muy rápidamente. «Lo primero que diré es que solo hay mucha incertidumbre sobre cómo crecerá la demanda de energía del centro de datos», dijo Jessika Trancik, profesora de MIT que estudia el sector tecnológico y la energía.
Aquí hay un contexto a tener en cuenta: recuerde que los centros de datos son menos del 2 por ciento de la demanda general de electricidad ahora e incluso duplicar, triplicar o quintuplicar aún mantendrían su participación en los dígitos únicos. Una mayor parte del crecimiento global de la demanda de electricidad está preparada para que los países en desarrollo industrialicen y suban la escala de ingresos. El uso de energía también está vinculado a la economía; En una recesión, por ejemplo, la demanda de energía tiende a caer.
El cambio climático también podría desempeñar un papel. Uno de los mayores impulsores de la demanda de electricidad el año pasado fue simplemente que estaba tan caliente, lo que llevó a más personas a encender los aires acondicionados. Entonces, aunque la IA es un usuario de energía importante y creciente, no es lo único que altere el futuro de la demanda de energía.
También estamos en la era de la explosión cámbrica de las compañías criptográficas y de IA, lo que significa que hay muchas empresas diferentes que intentan una variedad de enfoques. Toda esta experimentación es un uso de energía en el corto plazo, pero no todos estos enfoques lo harán. A medida que estos sectores maduran y sus jugadores se consolidan, eso también podría reducir la demanda de energía.
La buena noticia es que las computadoras se están volviendo más eficientes. AI y unidades de procesamiento gráfico de AI y cripto, chips optimizados para los tipos de cálculos detrás de estas tecnologías. Las GPU han realizado saltos de rendimiento masivo, particularmente cuando se trata de la capacidad de la IA para tomar nueva información y generar conclusiones.
«En los últimos 10 años, nuestra plataforma se ha convertido en 100,000 veces más eficiente energéticamente para la misma carga de trabajo de inferencia», dijo Joshua Parker, quien lidera los esfuerzos de sostenibilidad corporativa en Nvidia, uno de los productores de GPU más grandes del mundo. «En los últimos dos años, una generación de nuestro producto, nos hemos convertido en 25 veces más eficientes energéticamente».
Nvidia ahora ha establecido una ventaja dominante en la carrera de IA, lo que lo convierte en una de las compañías más valiosas de la historia.
Sin embargo, a medida que los procesadores de computadoras se vuelven más eficientes, cuestan menos para ejecutar, lo que puede llevar a las personas a usarlos más, compensando algunos de los ahorros de energía.
«Es más fácil hacer que el caso de negocios despliegue AI, lo que significa que la huella está creciendo, por lo que es una verdadera paradoja», dijo Parker. «En última instancia, ese tipo de crecimiento exponencial solo continúa si realmente alcanza los costos incrementales cero. Todavía hay costos para la energía y todavía hay costo para el cálculo. Por mucho que conducamos hacia la eficiencia, al final habrá un equilibrio porque no es gratis».
Otro factor a considerar es que las herramientas de IA pueden tener sus propios beneficios ambientales. El uso de AI para realizar simulaciones puede evitar parte de la necesidad de pruebas costosas, lentas y intensivas en energía en el mundo real al diseñar aviones, por ejemplo. Los operadores de la red están utilizando AI para optimizar la distribución de electricidad para integrar las energías renovables, aumentar la confiabilidad y reducir el desperdicio. La IA ya ha ayudado a diseñar mejores baterías y mejores celdas solares.
En medio de toda esta incertidumbre sobre el futuro, todavía hay caminos que podrían mantener la expansión de la IA alineada con los esfuerzos para limitar el cambio climático. Las compañías tecnológicas deben continuar logrando la palanca de eficiencia. Estos sectores también tienen grandes oportunidades para reducir las emisiones de carbono en las cadenas de suministro de estos dispositivos y en la infraestructura para los centros de datos. Implementar mucho más energía limpia es esencial.
Ya hemos visto a varios países hacer crecer sus economías mientras reducen los gases de efecto invernadero. Si bien la IA está ralentizando parte de ese progreso en este momento, no tiene que empeorar el cambio climático a largo plazo, y podría acelerar los esfuerzos para mantenerlo bajo control. Pero no sucederá por casualidad y requerirá una acción deliberada para ponerse en camino.
«Es fácil escribir el titular que dice que AI va a romper la cuadrícula, conducirá a más emisiones», dijo Parker. «Soy personalmente muy optimista, creo que este es un optimismo creíble, que la IA con el tiempo será la mejor herramienta para la sostenibilidad que el mundo haya visto».
