Vào ngày 3/6, Viện Nước, Môi trường và Sức khỏe thuộc Đại học Liên hợp quốc (United Nations University Institute for Water, Environment and Health) đã công bố một báo cáo có tiêu đề “The Environmental Cost of AI Energy Consumption: Carbon, Water and Land Footprints”, cảnh báo rằng mức tiêu thụ nước và năng lượng cũng như tình trạng ô nhiễm từ các trung tâm dữ liệu sẽ tăng gấp đôi trong vòng bốn năm do mức sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) tăng trưởng. Báo cáo dự phóng rằng đến năm 2030, nhu cầu điện toàn cầu của các trung tâm dữ liệu sẽ đạt 945 terawatt-giờ, đi kèm mức tiêu thụ nước tương đương nhu cầu nước sinh hoạt cơ bản hằng năm của 1,3 tỷ người và diện tích đất bị chiếm vượt 14.500 km². Báo cáo lập luận rằng việc đánh giá chi phí môi trường của AI không thể chỉ giới hạn ở lượng phát thải carbon — dấu chân nước và dấu chân đất cũng phải được đưa vào đánh giá, vì phát thải carbon thấp không đồng nghĩa với tác động môi trường thấp.
Báo cáo của UN Dự phóng Mức tiêu thụ Tài nguyên của Trung tâm Dữ liệu đến năm 2030
Theo báo cáo, tiêu thụ điện toàn cầu của các trung tâm dữ liệu năm 2025 được ước tính ở mức 448 terawatt-giờ (1 terawatt bằng 1 nghìn tỷ watt). Mức tiêu thụ điện này tạo ra khoảng 208 triệu tấn carbon dioxide, xấp xỉ tương đương mức phát thải của Argentina trong năm ngoái, và việc sản xuất nguồn điện này tiêu tốn khoảng 4,5 nghìn tỷ lít nước.
Đến năm 2030, mức tiêu thụ nước liên quan từ các trung tâm dữ liệu này được dự phóng sẽ đạt 9,3 nghìn tỷ lít, tương đương nhu cầu nước sinh hoạt cơ bản hằng năm của 1,3 tỷ người ở châu Phi cận Sahara. Tài nguyên nước chủ yếu bị tiêu thụ trong làm mát trung tâm dữ liệu và tiêu thụ nước gián tiếp tại các nhà máy điện.
Nếu các trung tâm dữ liệu toàn cầu được nhìn như một quốc gia, mức tiêu thụ điện trong tương lai của chúng sẽ nằm trong nhóm cao nhất thế giới. Đến năm 2030, các trung tâm dữ liệu sẽ chiếm gần 3% tổng mức tiêu thụ điện toàn cầu dự kiến, tăng lên 945 terawatt-giờ — gần gấp ba lần tổng mức tiêu thụ điện hằng năm của Pakistan, Bangladesh và Nigeria — và sẽ tạo ra gần 440 triệu tấn carbon dioxide.
Tiêu thụ năng lượng của AI Tập trung ở Giai đoạn Tương tác với Người dùng
Hiện tại, 20% năng lượng của trung tâm dữ liệu do AI tạo ra, nhưng đến năm 2030, tỷ lệ này sẽ tăng lên 40%.
Báo cáo nêu rằng nhiệm vụ AI càng phức tạp thì mức tiêu thụ năng lượng càng cao. Hiện nay, giai đoạn tiêu tốn năng lượng chủ yếu không phải là huấn luyện các mô hình lớn, mà là tương tác của người dùng với AI và quá trình tạo nội dung, chiếm 80% đến 90% tổng mức tiêu thụ năng lượng của AI.
Miriam Aczel, nhà nghiên cứu chính sách môi trường của Đại học Liên hợp quốc và là cộng tác viên trong nghiên cứu, cho biết: “Điều khiến chúng tôi bất ngờ nhất là lựa chọn thân thiện với môi trường nhất từ góc độ phát thải carbon thường lại dẫn đến những thiệt hại nghiêm trọng hơn cho tài nguyên nước hoặc đất.”
Các tác vụ AI khác nhau có mức tiêu thụ năng lượng rất khác nhau. Một truy vấn chat điển hình tiêu thụ khoảng 200 lần năng lượng của một tác vụ phân loại văn bản cơ bản, tạo ảnh AI tiêu thụ khoảng 1.450 lần năng lượng, và tạo video ngắn tiêu tốn năng lượng tương đương 200.000 tác vụ phân loại spam.
Báo cáo cho thấy việc giảm số lượng từ trong yêu cầu xuống 30% có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng của AI khoảng 25%. Riêng ChatGPT mỗi ngày xử lý 2,5 tỷ lượt prompt, với mức tiêu thụ điện hằng năm khoảng 383 gigawatt (1 gigawatt tương đương khoảng 1 nghìn tỷ watt).
Nghiên cứu Phát hiện Cân bằng Đánh đổi về Môi trường giữa Dấu chân Carbon và Dấu chân Nước
Nghiên cứu cho thấy với mỗi 1 kilowatt điện mà AI tiêu thụ, sẽ phát sinh phát thải carbon; tài nguyên nước bị tiêu thụ trong các quy trình làm mát và phát điện; và tài nguyên đất bị chiếm dụng bởi cơ sở hạ tầng năng lượng cùng chuỗi cung ứng. Ba dấu chân môi trường này không phải lúc nào cũng thay đổi đồng bộ. Ví dụ, chuyển từ than sang năng lượng sinh học có thể giảm đáng kể dấu chân carbon, nhưng đồng thời có thể làm tăng mạnh nhu cầu về nước và đất.
Vladimir Smakhtin, Giám đốc Viện Nước, Môi trường và Sức khỏe thuộc Đại học Liên hợp quốc, cho biết báo cáo này không phản đối AI, mà kêu gọi sử dụng AI một cách có trách nhiệm. Trong quy hoạch, đánh giá môi trường và tham vấn cộng đồng, chi phí thực sự của carbon, nước và đất phải được đưa vào đầy đủ để đảm bảo cuộc cách mạng công nghệ phát triển bền vững và công bằng trong phạm vi các ranh giới hành tinh.
Smakhtin cũng lưu ý rằng dù một số công ty khẳng định trung tâm dữ liệu của họ sử dụng năng lượng tái tạo, điều này có nghĩa là nơi khác sẽ sử dụng ít năng lượng sạch hơn tương đối. Ông tiếp tục nói: “AI không chỉ là một thứ mang tính ảo. Chúng ta đang nói về một thứ có tính chất vật lý tạo ra tác động thực tế. (AI) có cơ sở hạ tầng và đang sử dụng năng lượng. Đằng sau tất cả những hoạt động này là một lượng lớn phần cứng hỗ trợ. Dù chúng ta không thấy khói bốc ra từ các thiết bị trên điện thoại và máy tính của mình — nó trông rất sạch — thì ở nơi khác, con người đang chịu đau khổ.”
SpaceX Bổ sung Cảnh báo Rủi ro về Tài nguyên Nước trong Hồ sơ IPO
Vào ngày 1/6, SpaceX đã thêm nội dung chữ mới vào mục “Risk Factors” trong đơn đăng ký phát hành lần đầu ra công chúng (IPO) của mình, nêu rằng việc có được tài nguyên nước quan trọng không kém so với việc SpaceX đảm bảo nguồn cung điện, có được bộ xử lý và các tài nguyên thiết yếu khác. Tài nguyên nước cũng là một yếu tố then chốt trong việc lựa chọn địa điểm, phát triển và vận hành các trung tâm dữ liệu.
Trước đó, SpaceX chủ yếu nhấn mạnh với nhà đầu tư rằng các trung tâm dữ liệu của họ bị ràng buộc chủ yếu bởi “việc có được điện với mức giá hợp lý, chu kỳ xây dựng dài và tình trạng thiếu hụt vật liệu”.
Hiện vẫn chưa rõ vì sao SpaceX bổ sung điều khoản về nước này, hay vì sao trước đó lại bị bỏ sót. Truyền thông công nghệ Tech Crunch đưa tin rằng SpaceX hiện đang ở giai đoạn tiền IPO, trong đó Ủy ban Chứng khoán và Giao dịch Hoa Kỳ (SEC) đã gửi “các thư bình luận” cho công ty nhằm tìm kiếm làm rõ hoặc thông tin bổ sung về tài liệu — các câu hỏi của SEC có thể đã thúc đẩy thay đổi này.
Tháng 3 năm nay, Oracle và OpenAI đã hủy bỏ kế hoạch mở rộng một trung tâm dữ liệu AI ở Texas, Hoa Kỳ. Kế hoạch này ban đầu là một phần của dự án trung tâm dữ liệu quy mô lớn tại Mỹ mang tên “Stargate”.
Ngoài SpaceX, một số tập đoàn công nghệ khác bao gồm Microsoft, OpenAI và Oracle trong những tháng gần đây cũng cho biết họ hoàn toàn ngừng sử dụng làm mát bay hơi để tiết kiệm nước.
Google Công bố Chiến lược Bổ sung Nước cho năm 2030
Vào ngày 3/6, Google cho biết trong một bài đăng blog rằng đến năm 2030, việc bổ sung nước cho cụm máy chủ của hãng sẽ vượt mức tiêu thụ nước. Công ty đang nỗ lực giảm tác động môi trường bằng cách thực sự tăng nguồn cung nước tại các cộng đồng nơi đặt trung tâm dữ liệu, đầu tư vào hạ tầng cung cấp nước tại địa phương, tìm kiếm nguồn nước thay thế để vận hành các cơ sở của công ty và công khai đầy đủ mức sử dụng nước của công ty.
Công ty mẹ của Google là Alphabet gần đây cho biết hãng dự kiến huy động 80 tỷ USD thông qua các đợt chào bán cổ phiếu để tài trợ cho việc xây dựng trung tâm dữ liệu.
Ben Townsend, giám đốc cơ sở hạ tầng và bền vững toàn cầu của Google, cho biết Google đang tính đến mức tiêu thụ nước gián tiếp ở mức tối đa có thể và đầu tư vào năng lượng tái tạo không dùng nước (các công nghệ năng lượng tái tạo tiêu thụ gần như không có tài nguyên nước trong quá trình phát điện hoặc sản xuất hydrogen, bao gồm năng lượng gió, năng lượng mặt trời quang điện, v.v.).
Năm 2024, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, đơn vị trực thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, đã dự đoán trong một báo cáo rằng nếu các trung tâm dữ liệu siêu quy mô (hyperscale) dựa nhiều vào làm mát bay hơi, chúng có thể tiêu thụ tới 33 tỷ gallons (khoảng 125 tỷ lít) nước vào năm 2030.
So với các ngành sử dụng nước nhiều khác, con số này tương đương hoặc thấp hơn. Chỉ một giếng khai thác nứt vỉa thủy lực có thể tiêu thụ từ 1,5 triệu đến 16 triệu gallons nước. Tuy nhiên, ở những khu vực mà tài nguyên nước đã khan hiếm, điều này vẫn tạo ra rủi ro, đặc biệt vào mùa hè, vì nhu cầu làm mát trung tâm dữ liệu thường tăng vọt đồng thời với việc sử dụng nước của đô thị.
Các nhà nghiên cứu kêu gọi tính minh bạch của ngành về hoạt động trung tâm dữ liệu
Aczel và Smakhtin đều chỉ ra rằng một vấn đề gặp phải khi thực hiện nghiên cứu này là nhiều công ty và tổ chức không minh bạch về lượng năng lượng mà các trung tâm dữ liệu và hệ thống AI của họ tiêu thụ, và thậm chí cũng không rõ về vị trí cụ thể cũng như quy mô của các hệ thống đó.
Priscilla Johnson, một nhà tư vấn độc lập, từng là giám đốc chiến lược tài nguyên nước của Microsoft giai đoạn 2017 đến 2020, cho biết có thể khuyến khích các công ty phát triển các giải pháp thiết kế tốt hơn nhằm đồng thời giảm mức tiêu thụ nước và năng lượng. “Ngành này phải chấp nhận thử thách và thiết kế thứ gì đó thông minh và sạch hơn,” Johnson nói.
Caleb Marks, chủ tịch Hiệp hội Trí tuệ nhân tạo Quốc gia (National Artificial Intelligence Association), nhấn mạnh rằng AI đang nhanh chóng hòa nhập vào đời sống hằng ngày của con người, mang lại nhiều lợi ích như cải thiện hiệu suất làm việc và giảm nghèo đói. Lợi nhuận đầu tư từ việc phát triển AI có tác động mang tính chuyển đổi đối với thế giới, khiến việc phát triển trở nên rất đáng giá.
Josh Levi, chủ tịch Liên minh Trung tâm Dữ liệu Hoa Kỳ (U.S. Data Center Alliance), cũng cho biết thêm rằng ngành AI coi rất nghiêm túc các vấn đề tác động môi trường. “Chúng tôi sẽ tiếp tục phối hợp với các nhà hoạch định chính sách, cộng đồng địa phương và các đối tác trong ngành để đảm bảo rằng khi các trung tâm dữ liệu mở rộng quy mô, quá trình phát triển của chúng có trách nhiệm, minh bạch và đáp ứng các tiêu chuẩn thực hành tốt nhất hiện nay.”
Tuy nhiên, Smakhtin nêu ra một nghịch lý phổ quát: khi mọi thứ trở nên hiệu quả hơn, tần suất sử dụng tăng lên, và tổng mức tiêu thụ năng lượng tăng đáng kể. Điều này xảy ra ngay cả khi từng bước trong quy trình sử dụng trở nên hiệu quả hơn.
Hỏi đáp
Báo cáo của UN đã dự phóng điều gì về mức tiêu thụ nước của các trung tâm dữ liệu AI đến năm 2030?
Theo báo cáo ngày 3/6 của Viện Nước, Môi trường và Sức khỏe thuộc Đại học Liên hợp quốc, đến năm 2030 mức tiêu thụ nước liên quan của các trung tâm dữ liệu toàn cầu được dự phóng sẽ đạt 9,3 nghìn tỷ lít, tương đương nhu cầu nước sinh hoạt cơ bản hằng năm của 1,3 tỷ người ở châu Phi cận Sahara. Tài nguyên nước chủ yếu bị tiêu thụ trong làm mát trung tâm dữ liệu và tiêu thụ nước gián tiếp tại các nhà máy điện.
Người dùng có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng của AI như thế nào theo báo cáo?
Báo cáo cho thấy việc giảm số lượng từ trong yêu cầu xuống 30% có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng của AI khoảng 25%. Vladimir Smakhtin, Giám đốc Viện Nước, Môi trường và Sức khỏe thuộc Đại học Liên hợp quốc, cho biết con người có thể giảm nhu cầu năng lượng khổng lồ của AI bằng cách diễn đạt ngắn gọn và súc tích hơn trong các truy vấn — người dùng phải thật chính xác và thật ngắn gọn, vì việc thêm các cụm lịch sự như “please” tạo ra khác biệt đáng kể về mức tiêu thụ năng lượng.
