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原文链接：https://www.wired.com/story/heres-where-to-build-data-centers-to-keep-emissions-down/
原文作者：Molly Taft
近几个月来，科技公司在建设数据中心方面投入了巨额资金，这正在积极地推动美国经济发展，而AI竞赛丝毫没有放缓的迹象。上周，Meta首席执行官马克·扎克伯格告诉唐纳德·特朗普总统，该公司到2028年将在美国基础设施（包括数据中心）上花费6000亿美元，而OpenAI已经承诺将花费1.4万亿美元。
一项新的广泛分析研究了美国数据中心的环境足迹，以了解在未来几年这一建设持续进行时，美国究竟将面临什么——以及美国应该在哪里建设数据中心，以避免最严重的环境影响。
这项于周一发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上的研究，利用了包括AI芯片需求、州电力和水资源短缺信息在内的各种数据，预测了到本十年末期，未来数据中心可能对美国和地球产生的环境影响。该研究模拟了数据中心可能影响美国的多种不同情景，并警告称，科技公司做出的净零承诺，可能无法应对他们正在建设的这些大型设施对能源和水的需求。
康奈尔大学能源系统工程学教授、该分析的作者之一冯启（Fengqi You）表示，这项历时三年的研究，正值“了解AI如何对气候系统以及水资源使用和消耗产生影响”的“绝佳时机”。
他补充说，AI行业“增长速度超出了我们的预期”，尤其是在特朗普政府对该行业的重点关注下。“这股势头现在正在急剧增强。”
并非所有数据中心的环保程度都一样：它们的水和碳足迹在很大程度上取决于其所在地。一些美国的州可能拥有更多依赖可再生能源的电网，或者正在大力推动将更多清洁能源并入电网；这大大减少了从这些电网取电的数据中心的碳排放。同样，水资源短缺问题较少的州更适合提供数据中心所需的——大量的冷却用水。（冷却也是数据中心能源消耗的重要组成部分。）研究发现，未来几年美国最适合建设数据中心的地点是能在两者之间取得平衡的州：德克萨斯州、蒙大拿州、内布拉斯加州和南达科他州是“AI服务器安装的最佳候选地”。
美国大部分数据中心的建设历来集中在弗吉尼亚州（美国的数据中心枢纽）和北加州等地。靠近华盛顿特区和硅谷对数据中心公司来说很重要，这些地区的密集光纤连接和熟练的劳动力也是重要因素。多年来，弗吉尼亚州还为数据中心提供了大量的税收减免——这是其他州为吸引开发而采用的一种策略。根据行业工具Data Center Map（该工具追踪数据中心发展情况）的数据，在美国4000多个数据中心中，有超过650个位于弗吉尼亚州，是全国最多的；加州有超过320个，排名第三。
虽然弗吉尼亚州不缺水，但倡导人士表示，数据中心巨大的能源需求可能会破坏该州到2045年实现100%清洁能源的目标。相反，加州长期存在的水问题可能会在数据中心继续扩张时引发麻烦。（去年10月，州长加文·纽森否决了一项要求数据中心运营商披露用水量的法案，声称该州“非常适合支持”数据中心的开发。）
数据中心运营商根据能源和水需求等多种因素选择地点。但它们不是唯一的投入因素：拥有超过160个数据中心的亚利桑那州，在该分析中被列为面临“严重水资源短缺问题”的州之一。
该行业无意离开其青睐的地区：弗吉尼亚州仍有大规模项目正在规划中，包括谷歌在8月宣布的90亿美元投资。但冯启说，如果继续在已经紧张的地区建设，“你将超过自然资源的承载能力。”他将数据中心运营商涌向热门地区比作住在同一区域的所有人都同时去同一家杂货店。“即使它可能是镇上最好的商店，购物体验也不会愉快。”
德克萨斯州是研究中列出的未来发展领先州之一，已经建立了强大的数据中心产业，根据Data Center Map的数据，现在是美国第二受欢迎的数据中心州。（大部分的繁荣是最近发生的：德克萨斯州的数据中心建设量在2023年至2024年间翻了两番。）然而，分析中提到的其他领先州——蒙大拿州、内布拉斯加州和南达科他州——仍然数据中心数量相对较少。不过，冯启表示，随着数据中心行业在全国范围内积极扩张，这些州的数据中心数量正在上升。一家总部位于洛杉矶的公司正计划在南达科他州建设第一个超大规模数据中心，而内布拉斯加州的39个数据中心包括Meta和谷歌最近启用的设施。尽管如此，这些州与弗吉尼亚州等地区相比仍有很长的路要走。（根据Data Center Map的数据，南达科他州仅有五个设施，是全国倒数第二。）
与所有关于AI的研究一样，对未来进行预测是棘手的，无论数据中心最终建在哪里。该研究承认，许多因素——从模型效率的提高，到冷却技术的进步，再到并入电网的能源种类的变化——都可能在未来几年内大幅改变最终使用的能源和水量。此外，AI泡沫也可能破裂，留下一堆散落在全国各地半建成的项目和合同。（电力问题已经导致一些数据中心空置多年，等待电力供应。）
部分结果取决于摆脱化石燃料的政治意愿。例如，内布拉斯加州拥有巨大的风能潜力——这也是它被列为数据中心理想地点的部分原因——但到目前为止尚未实际建设这种容量；内布拉斯加州的公用事业公司反而今年大力投资了更多的天然气。
与此同时，特朗普政府几个月来一直在施加影响，以推动使用化石燃料来为AI繁荣提供动力。
考虑到数据中心在全国范围内的激进扩张，一个不向可再生能源过渡的电网可能意味着对气候的严重麻烦。该分析发现，在最极端的场景中，美国数据中心的建设可能会每年额外产生多达4400万吨二氧化碳当量——这超过了匈牙利、葡萄牙和新西兰等国家2022年的总排放量。
冯启说，对环境最糟糕的情况是，未来几年AI需求超过计算效率的提高，同时可再生能源的转型速度放缓。“我们知道需求正在迅速增加，但随着所有这些新应用、更多设备、代理AI以及所有这些东西的出现，需求可能会更快，”冯启说。“这将是一个问题。”
但该研究还声称，像冷却和供电等方面技术的进步，以及正确选址数据中心，可以大幅改善排放和用水情况。与此同时，外部专家警告说，试图预测仍处于快速发展阶段且涉及诸多不同变量的行业的排放是困难的。
未参与该研究的麻省理工学院气候与可持续性联盟计算与气候影响研究员诺曼·巴希尔（Noman Bashir）表示：“我尽量不对具体数字给予太多重视。”巴希尔指出，安装自有能源的数据中心——例如建立自己的天然气厂或安装独立于电网的太阳能电池板和电池——以及一些关键新技术（如核能）的进步，可能比该研究计算出的对总体排放产生更大的影响。
但巴希尔赞赏该论文的一个基本结论：鉴于数据中心建设的加速，那些做出净零承诺的大型科技公司不太可能实现这些目标。谷歌和微软等科技巨头已在最近的可持续发展报告中悄悄承认，他们对AI的关注正使他们过去做出的减排承诺变得更加难以实现。
冯启希望他的工作有助于提高推动建设的公司排放的透明度——他说，这可以类比于食品上的营养标签。
“未来将会快得多，大得多，”他说。“在人工智能计算基础设施在我们国家发展和成长的早期阶段就将可持续性考虑在内，比以后再考虑要好得多。”
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