Niewidzialna infrastruktura. Dlaczego świat cyfrowy również potrzebuje energii, wody i zasobów?

Od 48 kilobajtów do sztucznej inteligencji

Trudno uwierzyć, jak bardzo zmienił się świat komputerów w ciągu zaledwie kilkudziesięciu lat.

Swoją przygodę z informatyką rozpoczynałem w czasach, gdy jednym z marzeń wielu młodych pasjonatów był ZX Spectrum wyposażony w... 48 kilobajtów pamięci RAM. Kilobajtów, nie gigabajtów. Programy zapisywało się na zwykłych kasetach magnetofonowych, a każda dodatkowa linijka kodu miała znaczenie, ponieważ pamięć komputera kończyła się szybciej, niż zdążyło się rozwinąć wyobraźnię.

Kilka lat później pojawiły się pierwsze komputery PC z dyskami twardymi o pojemności kilkunastu czy kilkudziesięciu megabajtów. Mój pierwszy komputer stacjonarny miał dysk o pojemności zaledwie 20 MB. W tamtych czasach wydawało się, że miejsca jest pod dostatkiem. Trudno było sobie wyobrazić, że nadejdzie dzień, w którym kilka zdjęć z telefonu będzie zajmowało więcej pamięci niż cały dysk twardy takiego komputera.

Jeszcze wcześniej istniał zupełnie inny świat informatyki. Wielu inżynierów pamięta komputery zajmujące całe pomieszczenia, drukarki wierszowe, czytniki kart oraz taśm perforowanych, a także pierwsze systemy wykorzystywane przez uczelnie, administrację i przemysł. Były to maszyny o możliwościach nieporównywalnie mniejszych od współczesnych smartfonów, jednak właśnie od nich rozpoczęła się historia infrastruktury cyfrowej, która dziś stała się jednym z fundamentów funkcjonowania naszej cywilizacji.

Przez dziesięciolecia komputery stawały się coraz szybsze, mniejsze i bardziej dostępne. Internet połączył miliardy ludzi, smartfony zmieniły sposób komunikacji, a sztuczna inteligencja otworzyła zupełnie nowy rozdział rozwoju technologii.

Jednocześnie coraz rzadziej zastanawiamy się nad tym, co dzieje się po drugiej stronie ekranu.

Kiedy wpisujemy pytanie do wyszukiwarki, korzystamy z nawigacji, oglądamy film w wysokiej rozdzielczości czy rozmawiamy z modelem sztucznej inteligencji, wydaje się, że wszystko odbywa się gdzieś „w chmurze”. Tymczasem ta chmura ma bardzo realny, fizyczny wymiar. Tworzą ją tysiące kilometrów światłowodów, miliony urządzeń sieciowych, setki centrów danych oraz niezliczone serwery, które przez całą dobę wykonują miliardy operacji obliczeniowych.

A tam, gdzie pracują procesory, potrzebna jest energia. Tam, gdzie powstaje ciepło, potrzebne jest chłodzenie. A tam, gdzie pojawia się chłodzenie, coraz częściej pojawia się również woda.

To właśnie w tym miejscu świat technologii spotyka się ze światem, którym zajmuje się Zielopolis.

Rozwój sztucznej inteligencji, centrów danych i usług cyfrowych nie jest wyłącznie tematem dla informatyków. To również zagadnienie związane z energetyką, gospodarką wodną, planowaniem przestrzennym, efektywnością infrastruktury oraz zrównoważonym rozwojem.

W tej nowej serii artykułów chcemy spojrzeć na cyfrowy świat z nieco innej perspektywy. Nie będziemy zastanawiać się, który model AI jest najszybszy ani jaki procesor zdobywa kolejne rekordy wydajności. Zamiast tego spróbujemy odpowiedzieć na pytania znacznie bliższe filozofii Zielopolis.

Ile energii potrzebuje współczesna infrastruktura cyfrowa? Dlaczego centra danych buduje się w określonych lokalizacjach? Jaką rolę odgrywa woda w ich funkcjonowaniu? Czy rozwój sztucznej inteligencji może jednocześnie zwiększać zużycie zasobów i pomagać je oszczędzać?

Bo świat przyszłości będzie potrzebował nie tylko zielonej infrastruktury. Będzie potrzebował również odpowiedzialnie projektowanej infrastruktury cyfrowej. A obie te rzeczy są ze sobą znacznie bardziej powiązane, niż mogłoby się wydawać.

Chmura nie mieszka na niebie

Słowo „chmura” na dobre zadomowiło się w naszym codziennym języku. Mówimy, że zdjęcia zapisują się w chmurze, dokumenty znajdują się w chmurze, a sztuczna inteligencja działa właśnie tam.

To wygodne określenie, ale jednocześnie trochę mylące.

W rzeczywistości żadna cyfrowa chmura nie unosi się nad naszymi głowami. Wszystkie dane, które każdego dnia wysyłamy, odbieramy i przetwarzamy, trafiają do bardzo realnych miejsc – centrów danych rozsianych po całym świecie. Są to ogromne obiekty wypełnione tysiącami serwerów, urządzeń sieciowych oraz systemów zasilania i chłodzenia, pracujących nieprzerwanie przez całą dobę.

Każde wyszukiwanie informacji, obejrzenie filmu, wysłanie wiadomości czy rozmowa z modelem sztucznej inteligencji uruchamia całą sekwencję procesów, która trwa zaledwie ułamki sekund.

Najpierw nasze urządzenie łączy się z lokalną siecią – przez Wi-Fi, LAN lub sieć komórkową. Następnie dane trafiają do operatora internetowego, później do sieci światłowodowej, przez kolejne routery i przełączniki, aż w końcu docierają do odpowiedniego centrum danych. Tam serwery odnajdują potrzebne informacje, wykonują obliczenia i odsyłają odpowiedź tą samą drogą z powrotem do użytkownika.

Cały ten proces jest tak szybki, że wydaje się niemal natychmiastowy. Łatwo więc zapomnieć, że za prostym kliknięciem myszy lub dotknięciem ekranu smartfona stoi jedna z najbardziej złożonych infrastruktur, jakie stworzył człowiek.

Pod wieloma względami internet przypomina współczesne miasto.

Tak jak miasto nie mogłoby funkcjonować bez dróg, wodociągów, kanalizacji czy sieci energetycznej, tak świat cyfrowy potrzebuje światłowodów, stacji bazowych telefonii komórkowej, routerów, serwerów i centrów danych. Każdy z tych elementów pełni określoną funkcję, a awaria jednego z nich może zakłócić działanie tysięcy usług wykorzystywanych każdego dnia przez miliony ludzi.

W ostatnich latach do tej infrastruktury dołączył jeszcze jeden niezwykle wymagający element – sztuczna inteligencja. Nowoczesne modele językowe, systemy rozpoznawania obrazów czy narzędzia analizujące ogromne ilości danych potrzebują znacznie większej mocy obliczeniowej niż tradycyjne usługi internetowe. To właśnie dlatego na całym świecie powstają kolejne centra danych wyposażone w tysiące wyspecjalizowanych procesorów i akceleratorów obliczeniowych.

Im bardziej rozwija się cyfrowy świat, tym bardziej przypomina on klasyczną infrastrukturę krytyczną. Tak samo jak potrzebujemy elektrowni, oczyszczalni ścieków czy stacji uzdatniania wody, potrzebujemy również miejsc, w których przechowywane i przetwarzane są dane będące fundamentem współczesnej gospodarki.

I właśnie tutaj pojawia się pytanie, które będzie towarzyszyć nam przez całą serię artykułów.

Skoro internet jest zbudowany z milionów fizycznych urządzeń pracujących przez całą dobę, to ile energii zużywają? Jak powstające podczas ich pracy ciepło jest odprowadzane? I dlaczego coraz częściej odpowiedź na oba te pytania prowadzi nas... do wody?

Co naprawdę dzieje się po jednym kliknięciu?

Kliknięcie myszą trwa ułamek sekundy.

Odpowiedź pojawia się niemal natychmiast.

Dla użytkownika cała operacja wydaje się niezwykle prosta – wpisujemy adres strony, naciskamy Enter i po chwili widzimy gotową witrynę. W rzeczywistości w tym krótkim czasie wykonywanych jest wiele operacji, które angażują urządzenia znajdujące się często setki lub tysiące kilometrów od naszego komputera.

Przeglądarka najpierw musi ustalić, gdzie znajduje się serwer przechowujący daną stronę internetową. Następnie nawiązuje połączenie z odpowiednim centrum danych, pobiera kod strony, arkusze stylów, skrypty JavaScript, obrazy, czcionki oraz wiele innych elementów tworzących współczesny serwis internetowy.

W przypadku prostych stron liczba tych operacji może być stosunkowo niewielka. Jednak nowoczesne serwisy internetowe coraz częściej korzystają jednocześnie z wielu dodatkowych usług. Mogą to być systemy analityczne, mapy, odtwarzacze filmów, mechanizmy logowania, zabezpieczenia przed atakami, systemy zarządzania zgodami na pliki cookies, narzędzia marketingowe czy rozwiązania wykorzystujące sztuczną inteligencję.

Każdy z tych elementów oznacza kolejne połączenia sieciowe, kolejne zapytania do serwerów i kolejne operacje wykonywane przez procesory.

W praktyce pojedyncze otwarcie strony internetowej może angażować nie jeden, lecz kilkanaście, a czasem nawet kilkadziesiąt różnych serwerów należących do wielu organizacji. Część z nich odpowiada za wyświetlenie strony, inne dostarczają czcionki, obrazy lub filmy, jeszcze inne analizują statystyki odwiedzin albo chronią witrynę przed cyberatakami.

To właśnie dlatego współczesny internet przypomina bardziej złożony ekosystem niż pojedynczą sieć komputerową. W jednej chwili współpracują ze sobą operatorzy telekomunikacyjni, dostawcy usług chmurowych, sieci dostarczania treści (CDN), centra danych oraz serwery należące do właścicieli odwiedzanych stron.

Co ciekawe, większość tych procesów pozostaje całkowicie niewidoczna dla użytkownika. Strona po prostu się wyświetla.

Dopiero gdy spojrzymy na internet z perspektywy infrastruktury, zaczynamy dostrzegać, że za każdym kliknięciem kryje się ogromna liczba urządzeń wykonujących pracę wymagającą energii elektrycznej.

Samo przesłanie danych nie jest oczywiście dużym obciążeniem. Jednak gdy pomnożymy pojedyncze kliknięcie przez miliardy użytkowników korzystających każdego dnia z wyszukiwarek, serwisów społecznościowych, platform wideo, sklepów internetowych i narzędzi sztucznej inteligencji, otrzymujemy jedną z największych i najbardziej złożonych infrastruktur technologicznych, jakie kiedykolwiek zbudowała ludzkość.

A każda infrastruktura – niezależnie od tego, czy jest to oczyszczalnia ścieków, sieć wodociągowa, elektrownia czy centrum danych – potrzebuje energii, odpowiednich warunków pracy i skutecznego odprowadzania ciepła. W przypadku infrastruktury cyfrowej właśnie ten ostatni element prowadzi nas do kolejnego zagadnienia: chłodzenia oraz roli, jaką odgrywa w nim woda.

Dlaczego przez lata nie zastanawialiśmy się nad Internetem?

Przez wiele lat Internet wydawał się niematerialny.

Mówiliśmy o stronach internetowych, poczcie elektronicznej, mediach społecznościowych czy usługach działających „w chmurze”, nie zastanawiając się, gdzie naprawdę znajdują się nasze dane i w jaki sposób trafiają na ekran komputera lub smartfona.

Być może właśnie dlatego infrastruktura cyfrowa przez długi czas pozostawała niemal niewidoczna.

Drogi, mosty, elektrownie, wodociągi czy oczyszczalnie ścieków możemy zobaczyć na własne oczy. Wiemy, że wymagają budowy, utrzymania i modernizacji. Tymczasem Internet sprawia wrażenie czegoś niematerialnego – wystarczy nacisnąć przycisk, a informacja pojawia się niemal natychmiast.

W rzeczywistości od samego początku był to jeden z najbardziej złożonych systemów technicznych, jakie stworzył człowiek.

Przez dziesięciolecia rozwijał się jednak niemal niezauważenie. Rosła liczba światłowodów, serwerów i centrów danych, zwiększała się moc obliczeniowa komputerów, przybywało urządzeń podłączonych do sieci, ale dla większości użytkowników najważniejsze było to, że strony otwierają się szybciej, filmy odtwarzają się płynniej, a usługi stają się coraz wygodniejsze.

Dopiero dynamiczny rozwój sztucznej inteligencji sprawił, że coraz częściej zaczęliśmy zadawać pytania o energię, wodę oraz zasoby potrzebne do funkcjonowania infrastruktury cyfrowej.

To jednak nie sztuczna inteligencja stworzyła te wyzwania.

Ona jedynie sprawiła, że zaczęliśmy dostrzegać infrastrukturę, która od wielu lat rozwijała się tuż obok nas.

Podobnie było z energetyką odnawialną czy retencją wody.

Przez długi czas pozostawały tematami interesującymi przede wszystkim specjalistów. Dopiero zmiany klimatu, rosnące koszty energii i coraz częstsze zjawiska ekstremalne sprawiły, że zaczęły pojawiać się w codziennych rozmowach i mediach.

Być może podobny proces obserwujemy dziś w przypadku infrastruktury cyfrowej.

Coraz częściej interesuje nas nie tylko to, jak szybko działa Internet, ale również jak wygląda jego zaplecze techniczne, ile energii zużywa, w jaki sposób chłodzone są centra danych i jaką rolę mogą odegrać w rozwoju bardziej zrównoważonych miast.

To dobry moment, aby spojrzeć na świat cyfrowy nie tylko oczami użytkownika, lecz również z perspektywy inżynierów, projektantów infrastruktury i specjalistów odpowiedzialnych za środowisko.

Bo dopiero wtedy widać, jak silnie oba te światy są ze sobą powiązane.

Dlaczego serwery się grzeją?

Każdy komputer podczas pracy zamienia część energii elektrycznej w ciepło.

Dotyczy to zarówno niewielkiego laptopa stojącego na biurku, jak i smartfona, domowego routera czy ogromnych serwerów pracujących w centrach danych. Im większą moc obliczeniową wykorzystuje urządzenie, tym więcej energii pobiera i tym więcej ciepła musi oddać do otoczenia.

Nie jest to wada współczesnych komputerów, lecz jedna z podstawowych zasad fizyki.

Procesory wykonują dziś miliardy operacji w ciągu jednej sekundy. Każda z nich wymaga energii elektrycznej, a część tej energii nieuchronnie zamienia się w ciepło. Gdyby nie było ono skutecznie odprowadzane, temperatura układów elektronicznych szybko osiągnęłaby poziom uniemożliwiający ich dalszą pracę.

Większość użytkowników spotkała się z tym zjawiskiem we własnym domu. Laptop potrafi stać się gorący podczas obróbki zdjęć lub montażu filmu. Komputer stacjonarny zwiększa prędkość wentylatorów podczas gry, a smartfon nagrzewa się podczas korzystania z wymagających aplikacji.

Dokładnie ten sam proces zachodzi w centrach danych – tylko w znacznie większej skali.

Nowoczesne serwerownie nie składają się z kilku komputerów ustawionych na biurkach. To tysiące serwerów umieszczonych w specjalnych szafach, pracujących nieprzerwanie przez całą dobę. W jednym budynku mogą znajdować się dziesiątki tysięcy procesorów oraz wyspecjalizowanych akceleratorów wykorzystywanych między innymi do obsługi sztucznej inteligencji.

Łączna moc obliczeniowa takich obiektów jest ogromna. Równie ogromna jest ilość ciepła, którą trzeba z nich nieustannie odprowadzać.

To właśnie dlatego chłodzenie stało się jednym z najważniejszych elementów współczesnych centrów danych. Bez niego nawet najwydajniejsze procesory nie mogłyby pracować z pełną mocą.

W pierwszych serwerowniach wystarczały wydajne systemy klimatyzacji i odpowiedni przepływ powietrza. Wraz ze wzrostem mocy obliczeniowej zaczęto jednak stosować coraz bardziej zaawansowane rozwiązania. Dzisiaj spotykamy chłodzenie cieczą, specjalne układy odbierające ciepło bezpośrednio z procesorów, a nawet całe instalacje wykorzystujące wodę jako nośnik energii cieplnej.

W chłodniejszych regionach świata coraz częściej wykorzystuje się również tzw. free cooling, czyli chłodzenie z wykorzystaniem niskiej temperatury powietrza zewnętrznego. Dzięki sprzyjającym warunkom klimatycznym przez znaczną część roku możliwe jest ograniczenie pracy klasycznych systemów klimatyzacji, co przekłada się na niższe zużycie energii oraz wyższą efektywność całego centrum danych. To między innymi dlatego część nowych inwestycji powstaje w krajach o chłodniejszym klimacie.

I właśnie tutaj świat cyfrowy ponownie spotyka się ze światem, którym zajmuje się Zielopolis.

Bo kiedy mówimy o chłodzeniu centrów danych, przestajemy rozmawiać wyłącznie o komputerach. Zaczynamy mówić o energii, wodzie, efektywności infrastruktury oraz możliwościach odzyskiwania ciepła, które jeszcze kilka lat temu było po prostu bezpowrotnie tracone.

To pokazuje, że współczesne centra danych są nie tylko sercem Internetu, ale również nowoczesnymi obiektami inżynieryjnymi, których projektowanie coraz częściej wymaga współpracy informatyków, energetyków, specjalistów od gospodarki wodnej oraz inżynierów środowiska.

Dlaczego centra danych potrzebują wody?

Jeszcze kilkanaście lat temu większość użytkowników Internetu prawdopodobnie odpowiedziałaby, że serwerownia to po prostu klimatyzowane pomieszczenie z komputerami.

W rzeczywistości współczesne centra danych należą do najbardziej zaawansowanych obiektów technicznych na świecie. Oprócz tysięcy serwerów znajdują się w nich rozbudowane systemy zasilania awaryjnego, instalacje przeciwpożarowe, systemy monitorowania parametrów pracy oraz niezwykle wydajne układy chłodzenia.

To właśnie chłodzenie stało się jednym z największych wyzwań współczesnej infrastruktury cyfrowej.

Każdy wat energii pobieranej przez procesor prędzej czy później zamienia się w ciepło. Gdy takich procesorów są tysiące, ilość powstającej energii cieplnej staje się ogromna. Jeżeli nie zostanie skutecznie odprowadzona, temperatura urządzeń zacznie rosnąć, powodując spadek wydajności, a w skrajnych przypadkach również uszkodzenia sprzętu.

Przez wiele lat wystarczały klasyczne systemy klimatyzacji oraz odpowiednio zaprojektowany przepływ powietrza pomiędzy szafami serwerowymi. Rozwój sztucznej inteligencji oraz coraz większa gęstość upakowania urządzeń sprawiły jednak, że w wielu przypadkach samo powietrze przestało być wystarczająco skutecznym nośnikiem ciepła.

Coraz częściej stosuje się więc rozwiązania wykorzystujące ciecze, które znacznie efektywniej odbierają energię cieplną z pracujących procesorów. W zależności od zastosowanej technologii może to być specjalny płyn chłodzący krążący bezpośrednio przy układach elektronicznych lub instalacja wodna współpracująca z wymiennikami ciepła.

To właśnie w tym miejscu pojawia się woda – jeden z najważniejszych zasobów, o których od początku istnienia pisze Zielopolis.

Nie oznacza to jednak, że każde centrum danych zużywa ogromne ilości wody. Współczesne obiekty wykorzystują różne rozwiązania techniczne. Część korzysta przede wszystkim z chłodzenia powietrzem, inne wykorzystują obiegi zamknięte, w których ta sama woda krąży wielokrotnie, a jeszcze inne stosują systemy hybrydowe, dobierając sposób chłodzenia do warunków pogodowych oraz aktualnego obciążenia infrastruktury.

Dlatego pytanie „ile wody zużywa sztuczna inteligencja?” nie ma jednej prostej odpowiedzi.

Zużycie zależy od zastosowanej technologii chłodzenia, lokalizacji centrum danych, klimatu, rodzaju wykonywanych obliczeń, a nawet pory roku. Dwa obiekty o podobnej mocy obliczeniowej mogą wykorzystywać zupełnie różne rozwiązania i osiągać odmienne parametry efektywności.

W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się również na możliwość odzyskiwania energii cieplnej. Zamiast bezpowrotnie oddawać ciepło do atmosfery, niektóre centra danych przekazują je do sieci ciepłowniczych lub wykorzystują do ogrzewania pobliskich budynków. To rozwiązanie jeszcze kilka lat temu wydawało się ciekawostką technologiczną, dziś staje się jednym z kierunków rozwoju nowoczesnej infrastruktury.

I właśnie tutaj po raz kolejny spotykają się dwa światy.

Świat cyfrowy potrzebuje energii, wody i odpowiedzialnie zaprojektowanej infrastruktury technicznej. Zielona infrastruktura pomaga ograniczać skutki zmian klimatu, zwiększać retencję i poprawiać jakość życia mieszkańców. Coraz częściej okazuje się jednak, że oba te obszary nie konkurują ze sobą, lecz wzajemnie się uzupełniają.

Być może już w niedalekiej przyszłości projektowanie nowego centrum danych będzie obejmowało nie tylko analizę dostępności energii elektrycznej i światłowodów, ale również gospodarki wodnej, możliwości odzysku ciepła oraz wpływu inwestycji na lokalne środowisko.

Czy centra danych mogą ogrzewać miasta?

Przez wiele lat ciepło powstające podczas pracy serwerów traktowano po prostu jako problem.

Im szybciej udało się je odprowadzić z budynku, tym lepiej. Klimatyzatory i systemy chłodzenia pracowały nieprzerwanie, aby utrzymać odpowiednią temperaturę urządzeń, a ogromne ilości energii cieplnej trafiały bezpowrotnie do atmosfery.

Dzisiaj coraz częściej zadaje się zupełnie inne pytanie.

Czy to ciepło rzeczywiście musi się marnować?

W wielu krajach odpowiedź brzmi: nie.

Nowoczesne centra danych coraz częściej projektowane są jako element większego systemu energetycznego. Ciepło odbierane od serwerów może zostać wykorzystane do ogrzewania budynków mieszkalnych, biurowców, szkół, obiektów sportowych czy sieci ciepłowniczych. Z punktu widzenia fizyki jest to energia, która już została wytworzona. Jeżeli uda się ją zagospodarować, zmniejsza się zapotrzebowanie na dodatkowe źródła ogrzewania.

Takie rozwiązania są już wdrażane w wielu krajach Europy, szczególnie tam, gdzie rozwinięte są systemy ciepłownicze. Centra danych przestają być postrzegane wyłącznie jako odbiorcy energii elektrycznej. Coraz częściej stają się również jej pośrednimi dostawcami w postaci ciepła odpadowego.

To bardzo ciekawa zmiana sposobu myślenia.

Jeszcze niedawno serwerownia kojarzyła się przede wszystkim z zamkniętym budynkiem pełnym komputerów. Dzisiaj coraz częściej staje się elementem miejskiej infrastruktury energetycznej, podobnie jak elektrociepłownia, magazyn energii czy instalacja odnawialnych źródeł energii.

Oczywiście nie oznacza to, że każde centrum danych będzie mogło ogrzewać całe miasto. Wszystko zależy od wielu czynników – lokalizacji, odległości od odbiorców ciepła, parametrów sieci ciepłowniczej, rodzaju zastosowanej technologii oraz ekonomicznej opłacalności inwestycji.

Sam kierunek zmian wydaje się jednak niezwykle interesujący.

Przez lata rozwój infrastruktury cyfrowej i infrastruktury miejskiej przebiegał niemal niezależnie od siebie. Dzisiaj coraz częściej okazuje się, że oba światy zaczynają się przenikać.

Projektanci nowych centrów danych analizują nie tylko dostęp do energii elektrycznej i światłowodów, ale również możliwości odzysku ciepła, dostępność wody, lokalne warunki klimatyczne oraz potencjalną współpracę z miejską infrastrukturą techniczną.

To bardzo przypomina filozofię gospodarki o obiegu zamkniętym.

Skoro energia została już wykorzystana do wykonania obliczeń, warto zastanowić się, czy może jeszcze przez pewien czas służyć mieszkańcom, zanim ostatecznie zostanie oddana do otoczenia.

Być może właśnie w tym kierunku będzie rozwijała się infrastruktura przyszłości.

Nie jako zbiór odrębnych systemów – energetycznych, wodnych, telekomunikacyjnych czy ciepłowniczych – lecz jako jeden spójny organizm, w którym energia, woda i informacje krążą pomiędzy różnymi elementami miasta w możliwie najbardziej efektywny sposób.

I właśnie dlatego Zielopolis zaczyna interesować się również światem centrów danych.

Bo choć na pierwszy rzut oka wydają się one odległe od zielonych dachów, retencji czy błękitno-zielonej infrastruktury, w rzeczywistości coraz częściej stają się częścią tej samej układanki – miasta, które ma być jednocześnie nowoczesne, odporne na zmiany klimatu i odpowiedzialnie gospodarujące zasobami.

Dlaczego Zielopolis zaczyna pisać o infrastrukturze cyfrowej?

Może to być pewnym zaskoczeniem.

Portal poświęcony retencji wody, zielonej infrastrukturze i zrównoważonemu rozwojowi nagle zaczyna mówić o centrach danych, sztucznej inteligencji i współczesnym Internecie.

W rzeczywistości jest to jednak bardzo naturalny kierunek.

Tworząc Zielopolis, od początku przyjęliśmy jedno założenie – chcemy opowiadać o współczesnej infrastrukturze w możliwie szerokim kontekście. Nie interesują nas wyłącznie pojedyncze technologie czy modne hasła. Znacznie bardziej ciekawią nas zależności pomiędzy środowiskiem, miastami, energią, wodą i rozwiązaniami technicznymi, które każdego dnia wpływają na nasze życie.

Przez ostatnie lata ogromną uwagę poświęcano zielonej infrastrukturze, retencji, odnawialnym źródłom energii czy gospodarce o obiegu zamkniętym. To niezwykle ważne obszary, ale równolegle rozwija się jeszcze jedna infrastruktura, bez której coraz trudniej wyobrazić sobie funkcjonowanie współczesnego świata.

To infrastruktura cyfrowa.

Jeszcze niedawno Internet był przede wszystkim narzędziem komunikacji i wymiany informacji. Dzisiaj wspiera zarządzanie sieciami energetycznymi, pomaga analizować dane hydrologiczne, prognozować zjawiska pogodowe, monitorować jakość powietrza, sterować ruchem drogowym i projektować rozwiązania dla inteligentnych miast.

Bez niej trudno mówić o nowoczesnym samorządzie, efektywnym zarządzaniu zasobami czy rozwoju usług publicznych.

Jednocześnie sama infrastruktura cyfrowa również korzysta z zasobów.

Potrzebuje energii elektrycznej.

Potrzebuje miejsca.

Potrzebuje surowców do produkcji urządzeń.

Coraz częściej potrzebuje również odpowiedzialnie zaprojektowanych systemów chłodzenia oraz racjonalnego gospodarowania wodą.

I właśnie w tym miejscu spotykają się dwa światy.

Świat, który od dawna opisuje Zielopolis, oraz świat nowoczesnych technologii.

Nie chcemy ich sobie przeciwstawiać.

Nie zamierzamy udowadniać, że rozwój sztucznej inteligencji jest zagrożeniem dla środowiska ani przekonywać, że nowe technologie rozwiążą wszystkie problemy współczesnych miast.

Rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona.

Nowoczesne centra danych zużywają energię i wymagają skutecznego chłodzenia, ale jednocześnie sztuczna inteligencja pomaga wykrywać wycieki w sieciach wodociągowych, prognozować zagrożenia powodziowe, optymalizować zużycie energii czy planować rozwój zielonej infrastruktury.

Naszym celem nie będzie więc ocenianie technologii.

Chcemy ją zrozumieć.

Chcemy pokazać, jak rozwój infrastruktury cyfrowej wpływa na środowisko i jak środowisko wpływa na sposób projektowania nowoczesnych technologii.

Bo przyszłość nie będzie należała wyłącznie do zielonych miast.

Będzie należała do miast, które potrafią mądrze połączyć zieloną i cyfrową infrastrukturę, wykorzystując możliwości technologii z takim samym szacunkiem dla energii, wody i zasobów naturalnych, z jakim projektujemy dziś parki, ogrody deszczowe czy zielone dachy.

Miasto przyszłości będzie również miastem cyfrowym

Jeszcze do niedawna rozwój miast kojarzył się przede wszystkim z nowymi drogami, mostami, sieciami wodociągowymi czy rozbudową transportu publicznego.

Dzisiaj coraz częściej obok tej tradycyjnej infrastruktury rozwija się druga, mniej widoczna warstwa miasta – infrastruktura cyfrowa.

To właśnie dzięki niej możliwe jest monitorowanie jakości powietrza, sterowanie oświetleniem ulicznym, zarządzanie sygnalizacją świetlną, analiza zużycia energii czy szybkie wykrywanie awarii sieci wodociągowych.

Nowoczesne miasta coraz częściej wykorzystują tysiące czujników rozmieszczonych w przestrzeni publicznej. Mierzą one poziom opadów, temperaturę, wilgotność gleby, jakość powietrza, natężenie ruchu drogowego czy poziom wody w rzekach i zbiornikach retencyjnych.

Same dane nie rozwiązują jednak żadnego problemu.

Dopiero ich analiza pozwala podejmować lepsze decyzje.

To właśnie tutaj coraz większą rolę odgrywa sztuczna inteligencja. Potrafi analizować ogromne ilości informacji znacznie szybciej niż człowiek, wyszukiwać zależności niewidoczne na pierwszy rzut oka oraz przewidywać sytuacje, które mogą wystąpić za kilka godzin, dni, a czasem nawet tygodni.

Dzięki temu miasta mogą wcześniej reagować na zagrożenia, skuteczniej planować inwestycje i efektywniej wykorzystywać dostępne zasoby.

Dobrym przykładem są systemy wspomagające gospodarowanie wodami opadowymi.

Na podstawie prognoz pogody, danych z radarów meteorologicznych, pomiarów poziomu wód oraz informacji z lokalnych czujników możliwe staje się wcześniejsze przygotowanie zbiorników retencyjnych, sterowanie urządzeniami hydrotechnicznymi czy ograniczanie ryzyka lokalnych podtopień.

Podobnych zastosowań jest znacznie więcej.

Algorytmy pomagają wykrywać wycieki w sieciach wodociągowych, optymalizować zużycie energii w budynkach publicznych, planować nasadzenia zieleni, analizować zjawisko miejskich wysp ciepła czy przewidywać wpływ nowych inwestycji na środowisko.

To pokazuje, że sztuczna inteligencja nie jest celem samym w sobie.

Jest kolejnym narzędziem, podobnie jak kiedyś komputer, Internet czy systemy informacji przestrzennej.

Największym wyzwaniem nie będzie więc samo tworzenie coraz bardziej zaawansowanych algorytmów.

Znacznie ważniejsze stanie się ich odpowiedzialne wykorzystanie.

Takie, które będzie uwzględniało nie tylko szybkość działania i wydajność obliczeń, ale również zużycie energii, racjonalne gospodarowanie wodą, bezpieczeństwo danych oraz rzeczywiste potrzeby mieszkańców.

Bo dobrze zaprojektowane miasto przyszłości nie będzie ani wyłącznie zielone, ani wyłącznie cyfrowe.

Będzie potrafiło połączyć oba te światy w sposób przemyślany i odpowiedzialny.

To dopiero początek

Jeszcze kilkadziesiąt lat temu największym wyzwaniem było zbudowanie szybszego procesora lub bardziej pojemnego dysku twardego.

Dzisiaj pytania stają się znacznie bardziej złożone.

Jak projektować centra danych zużywające mniej energii?

W jaki sposób odzyskiwać ciepło powstające podczas pracy tysięcy serwerów?

Czy sztuczna inteligencja może jednocześnie zwiększać zużycie zasobów i pomagać je oszczędzać?

Jak projektować oprogramowanie, które będzie bardziej energooszczędne?

Czy miasta przyszłości będą potrafiły połączyć zieloną i cyfrową infrastrukturę w jeden spójny system?

To pytania, na które nie ma jeszcze prostych odpowiedzi.

Jedno wydaje się jednak pewne.

Świat cyfrowy przestał być czymś odrębnym od świata, który nas otacza.

Serwerownie, światłowody, centra danych, sieci komórkowe, czujniki, sztuczna inteligencja i miliardy urządzeń podłączonych do Internetu stały się częścią infrastruktury, od której zależy funkcjonowanie współczesnych miast, przedsiębiorstw i administracji publicznej.

Dlatego chcemy przyglądać się tej transformacji z perspektywy Zielopolis.

Nie po to, aby oceniać rozwój technologii.

Nie po to, aby zachwycać się każdą nowinką.

I nie po to, aby kogokolwiek straszyć.

Naszym celem jest zrozumienie zależności pomiędzy technologią, środowiskiem i człowiekiem.

Tak samo, jak od lat uczymy się lepiej gospodarować wodą, chronić bioróżnorodność czy projektować bardziej odporne miasta, tak samo powinniśmy uczyć się odpowiedzialnego projektowania infrastruktury cyfrowej.

Bo Internet również ma swoją geografię.

Ma swoją energetykę.

Ma swoje zasoby.

Ma swój ślad środowiskowy.

A jednocześnie daje nam narzędzia, które mogą pomagać lepiej chronić przyrodę, oszczędzać energię i efektywniej gospodarować wodą.

To właśnie tym zagadnieniom chcemy poświęcić nowy cykl publikacji na Zielopolis.

W kolejnych artykułach przyjrzymy się między innymi centrom danych, odzyskowi ciepła z serwerowni, gospodarce wodnej w infrastrukturze cyfrowej, energooszczędnemu projektowaniu oprogramowania, cyfrowym bliźniakom miast, zastosowaniom sztucznej inteligencji w ochronie środowiska oraz wielu innym tematom znajdującym się na styku technologii i zrównoważonego rozwoju.

Być może za kilka lat dyskusja o zielonych miastach będzie obejmowała nie tylko parki, drzewa i retencję, ale również odpowiedzialnie projektowaną infrastrukturę cyfrową.

Jeżeli tak się stanie, Zielopolis z przyjemnością będzie towarzyszyć swoim Czytelnikom w odkrywaniu tej fascynującej drogi.