Nemusíte do Karibiku. Stejně dobře se ohřejete u datového centra

Rozvoj umělé inteligence mění svět nebývalým tempem. Každý nový jazykový model, obrazový generátor nebo analytický systém však stojí na obrovské výpočetní infrastruktuře ukryté v tisících datových center. Právě tato zařízení se v posledních letech dostala do centra pozornosti kvůli rostoucí spotřebě elektřiny, nárokům na vodu potřebnou k chlazení i stále větší uhlíkové stopě. Nová studie nyní upozorňuje na další možný důsledek jejich provozu. Podle jejích autorů mohou velká datová centra vytvářet lokální oblasti se zvýšenou teplotou zemského povrchu, podobně jako je tomu u známého efektu městských tepelných ostrovů.

Výzkumníci analyzovali satelitní měření teploty zemského povrchu z let 2004 až 2024 a porovnali je s databází více než jedenácti tisíc datových center po celém světě. Aby minimalizovali vliv běžného městského prostředí, soustředili se především na zařízení umístěná mimo hustě zastavěné oblasti. Po odstranění sezónních výkyvů a dalších rušivých faktorů zjistili, že po spuštění datového centra vzrostla v jeho bezprostředním okolí průměrná teplota zemského povrchu o přibližně 2,1 stupně Celsia. V jednotlivých lokalitách se nárůst pohyboval od 0,3 až po více než 9 stupňů.

Výsledky jsou zajímavé i v širším kontextu. Autoři připomínají, že klasický efekt městského tepelného ostrova zvyšuje teplotu povrchu zpravidla o čtyři až šest stupňů Celsia. Datová centra se tak podle jejich analýzy mohou přiblížit přibližně polovině tohoto efektu, přestože zabírají nesrovnatelně menší plochu než celé městské aglomerace. To naznačuje, že mimořádně vysoká koncentrace výpočetní techniky představuje velmi intenzivní zdroj odpadního tepla.

Zvýšené teploty přitom nekončí na hranicích samotného areálu. Studie ukazuje, že měřitelný vliv přetrvává až do vzdálenosti přibližně deseti kilometrů od datového centra. Zvýšení teploty okolo jednoho stupně bylo podle autorů patrné ještě ve vzdálenosti čtyř a půl kilometru. To znamená, že dopady se mohou týkat nejen samotné infrastruktury, ale také okolních obcí, průmyslových zón i zemědělské krajiny.

Význam datových center přitom poroste mimořádně rychle. Mezinárodní energetická agentura odhaduje, že spotřeba elektřiny těchto zařízení by se do konce desetiletí mohla přibližně zdvojnásobit. Hlavním důvodem je právě prudký rozvoj systémů umělé inteligence, jejichž trénování i každodenní provoz vyžadují stále výkonnější servery. Ještě před několika lety představovala umělá inteligence jen malou část výpočetní zátěže, dnes se stává jedním z hlavních motorů růstu energetické spotřeby celého odvětví.

Každý watt spotřebovaný serverem se nakonec promění v teplo, které je nutné nepřetržitě odvádět. Moderní datová centra proto disponují rozsáhlými chladicími systémy, jejichž provoz sám o sobě spotřebovává značné množství energie. Právě odpadní teplo podle autorů představuje hlavní příčinu pozorovaného oteplování okolního prostředí.

Na světě dnes fungují tisíce velkých datových center, přičemž jejich výstavba výrazně zrychluje. Největší koncentrace se nachází ve Spojených státech, následovaných Evropou a východní Asií. Jediné moderní zařízení určené pro provoz systémů umělé inteligence může mít příkon přesahující sto megawattů, tedy srovnatelný se spotřebou středně velkého města. Některé právě budované areály už počítají s odběrem několikanásobně vyšším.

Studie se pokusila odhadnout také počet lidí, kteří mohou být tímto jevem ovlivněni. Podle autorů žije v okruhu deseti kilometrů od sledovaných datových center více než 340 milionů obyvatel. Neznamená to, že všichni pociťují stejné oteplení, ale ukazuje to, jak rozsáhlé území může být působením těchto zařízení ovlivněno.

Výzkumníci současně upozorňují, že existuje řada technologií, které mohou množství odváděného tepla snížit. Patří mezi ně energeticky úspornější procesory, efektivnější algoritmy, pokročilé kapalinové chlazení nebo speciální povrchy budov schopné odrážet sluneční záření a současně lépe vyzařovat teplo do okolí. Významnou příležitostí je také využití odpadního tepla. V řadě evropských zemí už dnes slouží k vytápění bytových domů, kanceláří, bazénů nebo skleníků, takže energie, která by jinak bez užitku unikala do atmosféry, nachází praktické využití.

Právě využívání odpadního tepla se stává jedním z hlavních témat evropské energetiky. Nová datová centra jsou stále častěji navrhována v blízkosti městských teplárenských soustav, aby bylo možné přebytečné teplo dodávat do domácností. Například ve Skandinávii nebo v Nizozemsku již existují projekty, kde servery pomáhají vytápět tisíce bytů. Z pohledu energetiky jde o jednu z nejefektivnějších cest, jak snížit celkovou ekologickou stopu digitální infrastruktury a současně omezit množství tepla unikajícího do okolního prostředí.

Autoři studie zdůrazňují, že jejich práce představuje první globální pokus kvantifikovat možný vliv datových center na lokální oteplování. Právě proto je třeba výsledky vnímat jako podnět k dalšímu výzkumu, nikoli jako definitivní závěr. Přesto upozorňují na skutečnost, kterou bude stále obtížnější přehlížet. Datová centra už dávno nejsou jen nenápadnými budovami ukrytými za vysokými ploty. Stávají se jednou z nejdůležitějších součástí moderní energetické infrastruktury a podle prvních dostupných poznatků mohou ovlivňovat nejen výrobu elektřiny nebo spotřebu vody, ale také prostředí, ve kterém žijí miliony lidí. Pokud bude tempo rozvoje umělé inteligence pokračovat, poroste vedle výkonu serverů také význam každého stupně tepla, který tyto digitální továrny vypustí do svého okolí.

V době, kdy se svět otepluje a letní vlny veder jsou stále častější, možná jednou získá nový význam i pojem veřejné ochlazování. Historie tak občas překvapivě opisuje kruh. Ještě před více než stoletím bývaly běžnou součástí měst ledárny, které představovaly strategickou infrastrukturu měst a kam se ukládal led vytěžený v zimě z rybníků a řek. Ledníci jej rozváželi domácnostem dlouho před příchodem elektrických chladniček. S nástupem elektřiny zmizely téměř beze stopy. V době klimatických extrémů by se však mohl vrátit jejich princip, byť v moderní podobě.

S trochou nadsázky si lze představit, že budoucí města budou vedle klimatizovaných obchodních center nabízet také veřejné chladové zóny nebo moderní městské ledárny. Místa, kam si lidé během tropických dnů přijdou na chvíli odpočinout podobně, jako dnes vyhledávají parky, fontány nebo klimatizované budovy. Pokud bude výkon datových center i průměrné letní teploty dále růst současným tempem, nemusí být nejcennější komoditou budoucnosti teplo, ale právě chlad. 

A kdo ví. Třeba jednou lékaři místo pobytu u moře předepíší několik hodin týdně v městské chladové zóně či lázních  jako prevenci proti přehřátí organismu a vyčerpání z letních veder. Možná, aniž bychom si to uvědomovali, stojíme na prahu nového chladícího byznysu.

Studii The data heat island effect: quantifying the impact of AI data centers in a warming world připravil mezinárodní tým vědců z Cambridgeské univerzity, Nanyang Technological University v Singapuru a dalších výzkumných institucí. Práce byla zveřejněna jako preprint na serveru arXiv, tedy v podobě, která v době publikování ještě neprošla standardním recenzním řízením. Autoři sami upozorňují, že jejich závěry bude nutné potvrdit dalšími nezávislými výzkumy.