La inteligencia artificial se bebe miles de millones de litros de agua

Los vecinos de The Dalles, un peque?o pueblo de Oreg¨®n, viven una paradoja. Pese a que la localidad est¨¢ a pie del caudaloso r¨ªo Columbia, tiene un clima casi des¨¦rtico: las precipitaciones son escasas y hace dos veranos se rozaron los 48 grados. La amenaza de las restricciones de agua pende sobre los 15.000 habitantes del pueblo desde hace tiempo. Por eso no les gust¨® enterarse a principios de a?o de que m¨¢s de un cuarto del consumo total de ese preciado recurso se lo apunta un centro de datos de Google, que lo dedica a refrigerar las miles de computadoras que pueblan la infraestructura. Seg¨²n ha podido averiguar el medio local Oregon Live, la instalaci¨®n ha triplicado su gasto en el ¨²ltimo lustro, y la multinacional tecnol¨®gica planea abrir dos centros de datos m¨¢s en la cuenca del Columbia. Los ecologistas ya han advertido de que eso podr¨ªa afectar a la flora y fauna de la zona e incluso provocar escasez entre los granjeros y agricultores de The Dalles.

No es un caso aislado en Estados Unidos, pa¨ªs que concentra en torno al 30% de todos los centros de datos del mundo. Arizona, Utah o Carolina del Sur conocen bien la insaciable sed de este tipo de infraestructura. Tambi¨¦n lo saben en Pa¨ªses Bajos, donde Microsoft se vio envuelta el a?o pasado en un esc¨¢ndalo al conocerse que una de sus instalaciones consum¨ªa cuatro veces m¨¢s de lo declarado en un contexto de sequ¨ªa. O en Alemania, donde las autoridades de Brandeburgo negaron los permisos a Google para que construyera un centro de datos en la regi¨®n al considerar que una gigafactor¨ªa de Tesla ya consum¨ªa demasiada agua.

Ver series en streaming, usar aplicaciones online (que no est¨¦n instaladas en el m¨®vil) o guardar fotos en la nube es posible gracias a una infraestructura mundial que consta de una gran amalgama de centros de datos y de m¨¢s de un mill¨®n de kil¨®metros de cableado. La creciente complejidad de las aplicaciones que se usan diariamente exigen m¨¢s y m¨¢s potencia de c¨¢lculo. Todo eso se traduce en legiones de ordenadores funcionando a m¨¢xima potencia d¨ªa y noche, cuyo consumo energ¨¦tico ya representa como m¨ªnimo el 2% del total mundial. Para que las m¨¢quinas no se sobrecalienten, hace falta refrigerarlas. Se puede hacer con sistemas de ventilaci¨®n, similares a los que usan los ordenadores personales, pero es m¨¢s barato enfriar los procesadores con agua.

La sed de las tecnol¨®gicas est¨¢ en ascenso. El consumo de agua de Google aument¨® un 20% en 2022, seg¨²n cifras aportadas por la propia compa?¨ªa. Y el de Microsoft, due?a de un 75% de OpenAI (los creadores de ChatGPT), lo hizo en un 34% en el mismo periodo. No se contemplan aqu¨ª los recursos h¨ªdricos consumidos en la generaci¨®n de la electricidad que alimenta los servidores ni en los procesos de fabricaci¨®n del hardware. Amazon, que junto a las dos anteriores controla casi la mitad de los hipercentros de datos de todo el mundo (los que cuentan con m¨¢s de 5.000 servidores), y cuya filial AWS lidera el mercado de la computaci¨®n en la nube, ha preferido no aportar datos a este peri¨®dico.

La siguiente en importancia es Meta, matriz de Facebook, Instagram, WhatsApp o Messenger, que gast¨® en 2022 un 2,7% m¨¢s. La compa?¨ªa planea abrir uno de estos hipercentros de datos en Talavera de la Reina, que, tal y como avanz¨® EL PA?S, consumir¨¢ m¨¢s de 600 millones de litros anuales de agua potable. Fuentes de la empresa aseguran que el proyecto sigue adelante y avanza al ritmo que le marcan las normativas competentes, si bien las obras todav¨ªa no han empezado.

?C¨®mo se explica esta s¨²bita explosi¨®n del consumo de agua de las tecnol¨®gicas? ?Por qu¨¦ es menor en Meta o Apple que en Microsoft y Google? El 4 de noviembre de 2022 se present¨® ChatGPT, el bot conversacional que dio el pistoletazo de salida de la carrera por la inteligencia artificial (IA) generativa. Google ya ten¨ªa grandes modelos de lenguaje similares, como LaMDA, en fase experimental, pero no los hab¨ªa abierto al p¨²blico. Para que estos modelos echen a andar hay que entrenarlos antes. Ese proceso exige que legiones de computadoras de alta potencia (las GPU) procesen cantidades ingentes de datos d¨ªa y noche durante semanas o hasta meses para encontrar patrones en los textos que sirvan para poder articular luego fragmentos con sentido. En el caso de GPT-4, la versi¨®n m¨¢s avanzada hasta el momento de ChatGPT, ese entrenamiento se realiz¨® en Des Moines, Iowa, algo totalmente desconocido por los vecinos hasta que un alto cargo de Microsoft dijo en un discurso que ¡°se hizo literalmente al lado de campos de ma¨ªz de Des Moines¡±, seg¨²n report¨® The Associated Press.

El esfuerzo adicional por desarrollar grandes modelos de IA puede haber disparado el consumo de agua de Google y Microsoft, las dos tecnol¨®gicas que m¨¢s fuerte han apostado por esta tecnolog¨ªa. As¨ª lo cree el investigador Shaolei Ren, profesor asociado de ingenier¨ªa el¨¦ctrica y computacional de la Universidad de California, Riverside y especialista en sostenibilidad de la IA. ¡°No lo podemos decir con certeza si las empresas no nos aportan datos concretos, pero el aumento de 2022 fue muy abultado respecto a 2021 y sabemos que en esa ¨¦poca invirtieron muy fuertemente en IA generativa, as¨ª como en otros servicios relacionados con la IA¡±, explica por correo electr¨®nico. ¡°La IA se ha integrado en casi todos los productos de uso diario de Microsoft y Google, incluyendo sus buscadores¡±.

Las compa?¨ªas no ofrecen datos sobre cu¨¢nta agua y energ¨ªa de m¨¢s cuesta entrenar modelos de IA respecto al consumo habitual de los centros de datos. ¡°Lo que s¨ª sabemos, porque as¨ª me lo ha confirmado el director de una de estas infraestructuras, es que los chips usados en el entrenamiento de IA consumen mucho m¨¢s que los de los servidores comunes¡±, destaca Ana Valdivia, profesora de Inteligencia Artificial, Gobierno y Pol¨ªticas del Oxford Internet Institute cuya investigaci¨®n m¨¢s reciente se centra en evaluar el impacto ambiental de la IA.

Ren publicar¨¢ a finales de a?o junto con otros tres colegas una investigaci¨®n en la que ofrecen una cifra estimada de cu¨¢nta agua cuesta chatear con ChatGPT. Por cada entre 5 y 50 prompts (preguntas o instrucciones), ChatGPT consume medio litro de agua. La horquilla de 5 a 50 est¨¢ relacionada con la complejidad de los prompts. El c¨¢lculo contempla todo el agua usada durante el entrenamiento del modelo, que es el momento de mayor consumo, y la empleada por la m¨¢quina para procesar las ¨®rdenes que se le dan la herramienta.

Las empresas afectadas ofrecen otros argumentos. Una portavoz de Google dice que el abultado salto en el consumo de agua de 2022 ¡°se corresponde al crecimiento del negocio¡±. La respuesta de Microsoft es casi calcada.

Otras grandes tecnol¨®gicas, como Meta (2,7%) o Apple (8,5%), han tenido un incremento en el consumo de agua, pero significativamente menor que los de Microsoft y Google. Son gigantes empresariales y su actividad ha crecido, pero su apuesta por la IA no es tan alta. Aunque esa tecnolog¨ªa est¨¢ presente en sus aplicaciones, no tienen grandes modelos similares a ChatGPT (o como Bard, de Google, o Copilot, de Microsoft).

C¨®mo se consume el agua

Los centros de datos tienen el aspecto de naves industriales que constan de varias salas. En cada una de ellas hay hileras de racks, o torres de ordenadores de la altura de un armario. Estas hileras est¨¢n dispuestas en pasillos, de modo que los operarios puedan manipular los circuitos de cada m¨¢quina.

Los servidores emiten calor cuando funcionan. La concentraci¨®n de tantos ordenadores en un mismo lugar hace que ese efecto sea m¨¢s intenso. Muchos centros de datos recurren a torres de refrigeraci¨®n para evitar el sobrecalentamiento, el mismo sistema empleado en otras industrias. Se basa en exponer un caudal de agua a una corriente de aire en un intercambiador de calor, de manera que la evaporaci¨®n enfr¨ªe el circuito.

Este m¨¦todo es m¨¢s eficiente energ¨¦ticamente que los enfriadores el¨¦ctricos, pero implica que una gran cantidad de agua se evapore (es decir, que no vuelva al circuito). ¡°Esa es el agua que figura como ¡®consumida¡¯ en los registros de las tecnol¨®gicas. Dependiendo de la temperatura exterior del bulbo h¨²medo, una torre de refrigeraci¨®n suele consumir entre uno y cuatro litros de agua (hasta nueve en verano) por cada kWh de energ¨ªa del servidor¡±, lee el estudio de Ren.

En torno al 20% del agua utilizada en los sistemas de refrigeraci¨®n (la que no se evapora) se vierte al final del ciclo en las plantas de aguas residuales. ¡°Esa agua contiene grandes cantidades de minerales y sal, por lo que no puede dedicarse al consumo humano sin ser tratada antes¡±, ilustra Ren.

Es dif¨ªcil establecer cu¨¢l es el consumo medio de un centro de datos. Los que est¨¢n en climas m¨¢s fr¨ªos necesitan menos refrigeraci¨®n que el resto. De la misma manera, la exigencia de agua es distinta en las ¨¦pocas m¨¢s calurosas del a?o que en las m¨¢s g¨¦lidas. Necesitan, eso s¨ª, usar agua limpia y tratada para evitar atascos o el crecimiento de bacterias en las tuber¨ªas. Cuando se emplea agua del mar o recuperada, hay que depurarla antes de meterla en los sistemas de refrigeraci¨®n. En el caso de Google, casi el 90% de su consumo en EE UU procedi¨® de fuentes potables, asegura Ren.

La ubicaci¨®n importa

Los centros de datos sol¨ªan estar en las ciudades, pero las crecientes necesidades energ¨¦ticas de estas infraestructuras las han expulsado del entorno urbano, incapaz de abastecerlas. ¡°Necesitan tambi¨¦n una ubicaci¨®n segura, que cuente con un suministro estable de electricidad y que no tenga riesgo de cat¨¢strofe clim¨¢tica. Por todo eso, en las ¨²ltimas dos d¨¦cadas se han ido a la periferia¡±, explica Lorena Jaume-Palas¨ª, fundadora de Algorithm Watch y The Ethical Tech Society y asesora de ciencia y tecnolog¨ªa del Parlamento Europeo.

¡°Los centros de datos modernos son muy extensivos. Se suelen ubicar cerca del desierto o en zonas agrarias para poder explayarse en extensi¨®n: es habitual que se monten y muevan m¨®dulos de servidores seg¨²n las necesidades¡±, indica. Un estudio elaborado por investigadores de Virginia Tech estima que una quinta parte de los centros de datos de EE UU consumen agua de cuencas con un estr¨¦s h¨ªdrico moderado o alto, zonas donde suele haber disponiblidad de energ¨ªa solar o e¨®lica.

Aurora G¨®mez, del colectivo Tu Nube Seca Mi R¨ªo, nacido como reacci¨®n al megacentro que Meta construir¨¢ en Talavera de la Reina, ve un patr¨®n detr¨¢s de estas actuaciones. ¡°Las empresas suelen ir a buscar para sus centros de datos zonas despobladas y con altas tasas de paro para que haya poca contestaci¨®n social¡±, reflexiona.

Un problema sin perspectivas de soluci¨®n

La industria est¨¢ apostando de manera clara por integrar la IA en cada vez m¨¢s productos y servicios. ?Hay forma de entrenar modelos de IA sin gastar grandes cantidades de agua? Ren cree que no. ¡°Se podr¨ªan usar secadores el¨¦ctricos para refrigerar los ordenadores, pero tienen un gran gasto energ¨¦tico, por lo que aumentar¨ªa mucho el consumo de agua implicado en la generaci¨®n de electricidad. Sobre el papel se puede no usar agua en el proceso, pero lo veo muy dif¨ªcil¡±, concluye el acad¨¦mico.

Eso es lo que defienden las empresas, inmersas en planes de mejoras de eficiencia de sus sistemas. Seg¨²n fuentes de Meta, los nuevos centros de datos que planea desarrollar la compa?¨ªa especialmente enfocados a la IA usar¨¢n sistemas de secado el¨¦ctricos, que no necesitan agua (m¨¢s all¨¢ de la necesaria para generar electricidad). Un reciente estudio de Javier Farfan y Alena Lohrmann, en el que se tienen en cuenta los datos de consumo actuales y las perspectivas de crecimiento econ¨®mico, Europa necesitar¨¢ a partir de 2030 m¨¢s de 820 millones de metros c¨²bicos de agua anuales solo para que podamos usar internet.

Algunas voces empiezan a hacer llamamientos para que usemos menos las herramientas digitales. La idea de fondo es la misma que con el transporte o el consumo de carne: la ¨²nica forma efectiva de revertir la crisis clim¨¢tica es rebajar los niveles de producci¨®n y consumo. Eso es lo que sostienen las teor¨ªas del decrecimiento.

Valdivia no cree que el decrecimiento digital sea la soluci¨®n. ¡°Me parece que responsabilizar a la gente de ese consumo es el enfoque err¨®neo. Por otra parte, los centros de datos son mucho m¨¢s ¨²tiles y necesarios socialmente que, por ejemplo, los coches el¨¦ctricos. Hay alternativas a la movilidad: puedes dejar el coche y coger el autob¨²s o el tren. Pero no hay alternativa a los centros de datos¡±.

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