Os moradores de The Dalles, uma pequena cidade do Oregon, vivem um paradoxo. Embora a cidade esteja localizada às margens do poderoso Rio Columbia, seu clima é quase desértico: as chuvas são escassas e, há dois verões, a temperatura chegou perto de 48ºC.

A ameaça de restrições de água paira sobre os 15 mil habitantes da cidade há algum tempo. É por isso que eles não ficaram felizes ao saber, no início deste ano, que mais de um quarto do consumo total desse precioso recurso natural vem de um data center (centro de processamento de dados) do Google, que o utiliza para resfriar os milhares de computadores de sua infraestrutura.

De acordo com o site de notícias local Oregon Live, a instalação triplicou seus gastos nos últimos cinco anos, e o Google planeja abrir mais dois centros de dados na Bacia de Columbia.

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Os ambientalistas já alertaram que isso poderia afetar a flora e a fauna da região e até mesmo causar escassez para os agricultores e pecuaristas de The Dalles.

Esse não é um caso isolado nos Estados Unidos, que concentram cerca de 30% de todos os data centers do mundo. Os estados de Arizona, Utah e Carolina do Sul estão bem cientes da ''sede insaciável'' por esse tipo de infraestrutura.

Eles também sabem disso na Holanda, onde a Microsoft se envolveu em um escândalo no ano passado, quando foi revelado que uma de suas instalações estava consumindo quatro vezes mais água do que o declarado em um contexto de seca.

Ou na Alemanha, onde as autoridades de Brandemburgo negaram permissão para o Google construir um data center na região, com o argumento de que a gigafábrica da Tesla já estava consumindo muita água.

Ver séries em streaming, usar aplicativos on-line (que não estão instalados no celular) ou salvar fotos na nuvem é possível graças a uma infraestrutura global que consiste em um grande amálgama de data centers e mais de um milhão de quilômetros de cabeamento.

A crescente complexidade dos aplicativos usados diariamente exige cada vez mais poder de computação. Isso se traduz em legiões de computadores funcionando a plena potência dia e noite, cujo consumo de energia já é responsável por pelo menos 2% do total mundial.

Para evitar o superaquecimento das máquinas, elas precisam ser resfriadas. Isso pode ser feito com sistemas de ventilação, semelhantes aos usados em computadores pessoais, mas é mais barato resfriar os processadores com água.

A sede por tecnologia está aumentando. O consumo de água do Google cresceu 20% em 2022, de acordo com números fornecidos pela própria empresa. E o da Microsoft, que detém 75% da OpenAI , criadora do ChatGPT, saltou 34% no mesmo período.

Isso não inclui os recursos hídricos consumidos na geração da eletricidade que alimenta os servidores ou nos processos de fabricação de hardware.

A Amazon, que, juntamente com Google e Microsoft, controla quase metade dos hipercentros de dados do mundo (aqueles com mais de 5 mil servidores) e cuja subsidiária AWS lidera o mercado de computação em nuvem, optou por não fornecer dados ao El País.

Em seguida em importância está a Meta, empresa controladora do Facebook, Instagram, WhatsApp e Messenger, que gastou 2,7% a mais em 2022.

A empresa planeja abrir um desses hipercentros de dados na cidade espanhola de Talavera de la Reina, que, conforme informou o El País, consumirá mais de 600 milhões de litros de água potável por ano.

O ChatGPT, o bot de conversação que deu início à corrida pela inteligência artificial(IA) generativa, foi lançado em 4 de novembro de 2022. O Google já tinha ferramentas semelhantes, conhecidas como LLM (grandes modelos de linguagem, pela sigla em inglês), mas não os havia aberto ao público.

Para que esses modelos saiam do papel, eles precisam ser treinados primeiro. Esse processo requer legiões de computadores de alta potência (GPUs) para processar grandes quantidades de dados dia e noite durante semanas, ou até meses, para encontrar padrões no texto que possam ser usados para articular fragmentos significativos.

No caso do GPT-4, a versão mais recente do ChatGPT, esse treinamento foi feito em Des Moines, no estado americano de Iowa, algo totalmente desconhecido pelos habitantes locais até que um funcionário sênior da Microsoft disse em um discurso que "foi literalmente feito ao lado dos campos de milho de Des Moines", de acordo com a agência Associated Press.

O esforço extra para desenvolver grandes modelos de IA pode ter aumentado o consumo de água do Google e da Microsoft, as duas empresas de tecnologia que fizeram as maiores apostas nessa tecnologia. O pesquisador Shaolei Ren, professor associado de engenharia elétrica e de computação da Universidade da Califórnia e especialista em sustentabilidade de IA, acredita nisso.

"Não podemos dizer com certeza, a menos que as empresas nos forneçam dados concretos, mas o aumento em 2022 foi muito irregular em comparação a 2021, e sabemos que elas investiram muito em IA generativa naquela época, bem como em outros serviços relacionados à inteligência artificial", explicou ele por e-mail. "A IA foi integrada em quase todos os produtos cotidianos da Microsoft e do Google, incluindo seus mecanismos de pesquisa."

As empresas não fornecem dados sobre a quantidade extra de água e energia necessária para treinar modelos de IA em relação ao consumo típico de um data center.

- O que sabemos, porque o diretor de uma dessas infraestruturas me confirmou, é que os chips usados no treinamento de IA consomem muito mais (água) do que os dos servidores comuns - diz Ana Valdivia, professora de Inteligência Artificial, Governo e Política no Oxford Internet Institute, cuja pesquisa mais recente se concentra na avaliação do impacto ambiental da IA.

Ren e três outros colegas publicarão um artigo de pesquisa no fim do ano, no qual fornecerão uma estimativa da quantidade de água que custa conversar com o ChatGPT. Para cada 5 a 50 prompts (os comandos dados à IA pelo seu usuário), o ChatGPT consome meio litro de água. O intervalo de 5 a 50 está relacionado à complexidade dos prompts. O cálculo leva em conta toda a água usada durante o treinamento do modelo, que é o momento de maior consumo, e a água usada pela máquina para processar os comandos dados à ferramenta.

 "corresponde ao crescimento do negócio". A resposta da Microsoft é quase idêntica.

Outros gigantes da tecnologia, como a Meta (2,7%) ou a Apple (8,5%), registraram aumento no consumo de água, mas significativamente menor do que a Microsoft e o Google. Eles são gigantes dos negócios e sua atividade cresceu, mas seu investimento em a IA não foi tão alto. Embora essa tecnologia esteja presente em seus aplicativos, eles não têm grandes modelos semelhantes ao ChatGPT (ou como o Bard, do Google, ou o Copilot, da Microsoft).

Os data centers se parecem com edifícios industriais compostos por várias salas. Em cada sala, há fileiras de racks, ou torres de computadores. Essas fileiras são organizadas em corredores para que os operadores possam manipular os circuitos de cada máquina.

Os servidores emitem calor quando estão funcionando. A concentração de tantos computadores em um único local torna esse efeito mais intenso. Muitos data centers usam torres de resfriamento para evitar o superaquecimento, o mesmo sistema usado em outros setores.

Esse sistema se baseia na exposição de um fluxo de água a um fluxo de ar em um trocador de calor, de modo que a evaporação resfrie o circuito.

Esse método é mais eficiente em termos de energia do que os chillers elétricos - equipamentos que têm a função de refrigerar a água que circula por um sistema -, mas significa que uma grande quantidade de água evapora (ou seja, não retorna ao circuito).

Essa é a água que aparece como "consumida" nos registros das tecnologias. Dependendo da temperatura externa, uma torre de resfriamento normalmente consome entre um e quatro litros de água, chegando até nove no verão, para cada quilowatt-hora (kWh) de energia do servidor, diz o estudo conduzido por Ren.

Cerca de 20% da água usada nos sistemas de resfriamento (aquela que não evapora) são descartados no fim do ciclo em estações de tratamento de águas residuais.

"Essa água contém grandes quantidades de minerais e sal e, portanto, não pode ser usada para consumo humano sem antes ser tratada", explica Ren.

É difícil estabelecer qual é o consumo médio de um data center. Aqueles em climas mais frios precisam de menos resfriamento do que outros. Da mesma forma, os requisitos de água são diferentes nos períodos mais quentes do ano e nos mais frios. No entanto, eles precisam usar água limpa e tratada para evitar entupimento ou o surgimento de bactérias nas tubulações.

Quando a água do mar ou a água recuperada é usada, ela deve ser tratada antes de ser colocada nos sistemas de resfriamento. No caso do Google, quase 90% do seu consumo nos EUA vêm de fontes potáveis, diz Ren.

Os data centers costumavam ficar nas cidades, mas as crescentes necessidades de energia dessas infraestruturas as empurraram para fora do ambiente urbano, que não tem condições de abastecê-las.

- Eles também precisam de um local seguro, com um fornecimento estável de eletricidade e sem risco de catástrofes climáticas. Por todos esses motivos, eles se mudaram para a periferia nas últimas duas décadas - explica Lorena Jaume-Palasí, fundadora das ONGs AlgorithmWatch e da The Ethical Tech Society e consultora de ciência e tecnologia do Parlamento Europeu.

- Os data centers modernos são muito espalhados. Eles tendem a se localizar perto do deserto ou em áreas agrícolas para que possam se espalhar: os módulos de servidor são frequentemente instalados e movidos conforme necessário - acrescenta.

Um estudo realizado por pesquisadores da universidade Virginia Tech estima que um quinto dos data centers dos EUA consome água de bacias hidrográficas com estresse hídrico de moderado a alto, áreas em que a energia solar ou eólica está frequentemente disponível.

Aurora Gómez, do coletivo Tu Nube Seca Mi Río ("sua nuvem seca meu rio"), que nasceu como uma reação ao megacentro a ser construído pela Meta em Talavera de la Reina, vê um padrão por trás dessas ações:

- As empresas tendem a procurar áreas despovoadas com altas taxas de desemprego para seus centros de dados, de modo que haja pouco protesto social.

O setor está claramente apostando na integração da IA em cada vez mais produtos e serviços. Existe uma maneira de treinar modelos de IA sem gastar grandes quantidades de água? Ren acha que não:

- Você poderia usar secadores elétricos para resfriar computadores, mas eles consomem muita energia, portanto, o consumo de água envolvido na geração de eletricidade aumentaria muito. Em tese, você poderia não usar água no processo, mas acho que isso é muito difícil - conclui.

É isso que as empresas estão defendendo, imersas em planos para melhorar a eficiência de seus sistemas. De acordo com fontes da Meta, os novos data centers que a empresa planeja desenvolver com foco especial em IA usarão sistemas de secagem elétrica, que não requerem água (além da necessária para gerar eletricidade).

Um estudo recente realizado por Javier Farfan e Alena Lohrmann, que leva em conta os dados atuais de consumo e as perspectivas de crescimento econômico, mostra que, a partir de 2030, a Europa precisará de mais de 820 milhões de metros cúbicos de água por ano apenas para usar a internet.

Algumas vozes estão começando a pedir menos uso de ferramentas digitais. A ideia subjacente é a mesma do transporte ou do consumo de carne: a única maneira eficaz de reverter a crise climática é reduzir os níveis de produção e consumo. É isso que as chamadas teorias de decrescimento defendem.

Ana Valdivia, no entanto, não acredita que o decrescimento digital seja a solução:

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- Por outro lado, os data centers são muito mais úteis e socialmente necessários do que, por exemplo, os carros elétricos. Existem alternativas para a mobilidade: você pode deixar seu carro e pegar o ônibus ou o trem. Mas não há alternativa para os data centers. 

Fonte: O Globo