¿Cómo gestionar el crecimiento exponencial de los datos de forma sostenible?

Ciento ochenta y un zettabytes. Esa es la cantidad de datos que se espera que se creen, capturen, copien y consuman en todo el mundo en 2025, casi tres veces más que en 2020.

Los volúmenes de datos han crecido sustancialmente con la transformación digital de la economía en curso, el rápido crecimiento de la inteligencia artificial (IA) generativa, el aumento de la demanda de redes de datos móviles y la minería de criptomonedas.

El aumento de la cantidad de datos requiere una potencia de cálculo cada vez mayor, lo que, a su vez, incrementará la demanda de electricidad tanto en los centros de datos como en las infraestructuras de comunicación, como las redes de telecomunicaciones y datos. Se necesitará reforzar los sistemas eléctricos para seguir el ritmo de esta expansión, que también repercutirá en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Los centros geográficos globales de la industria de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) se enfrentarán a un reto especial cuando se trate de obtener suficiente electricidad sostenible.

Para hacer frente a estos problemas interrelacionados, el sector eléctrico y la industria de las TIC deben alinearse, equilibrando la creciente demanda con la capacidad del sistema eléctrico para satisfacerla.

Aumentar la capacidad de procesamiento, por ejemplo en los centros de datos, requiere más electricidad. Una preocupación especial es que la potencia de cálculo adicional necesaria para el rápido crecimiento de los modelos de IA y sus aplicaciones dispare la demanda de electricidad.

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), la electricidad adicional es necesaria no solo para equipos adicionales, como servidores, sino también para la refrigeración y otros sistemas esenciales para gestionar la inmensa acumulación de calor del procesamiento de datos.

La demanda de electricidad de los centros de datos, las criptomonedas y la inteligencia artificial podría alcanzar los 1000 teravatios hora (TWh) en 2026, frente a los 460TWh actuales, según las previsiones de la AIE.

Las redes de comunicación que facilitan la transferencia de datos desde el punto de generación hasta el punto de procesamiento también contribuyen a la carga de energía del centro de datos.

Según las últimas estadísticas de la AIE, los centros y las redes de comunicación representan entre el 2% y el 3% del consumo mundial de electricidad y el 1% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Pero esta cifra va a aumentar notablemente, incluso si la expansión se mantiene en la estimación más baja.

En los últimos años, el procesamiento se ha desplazado cada vez más de centros de datos más pequeños, a menudo propietarios, a centros en nube a hiperescala, que son más eficientes desde el punto de vista energético.

Sin embargo, el crecimiento expansivo de las tecnologías del Internet de las Cosas (IoT), junto con otras aplicaciones de datos de alta velocidad, depende de las redes móviles 5G. Aunque el hardware 5G es intrínsecamente más eficiente desde el punto de vista energético, la expansión de la red 5G podría aumentar el consumo de energía hasta un 140% en comparación con las redes 4G actuales. Esto se debe principalmente a que se necesitan más torres de telefonía móvil, según el Financial Times.

Otro factor es el creciente número de centros de datos periféricos o edge (EDC). El IoT y las tecnologías que requieren un procesamiento de datos local o de alta velocidad utilizan computación edge, que procesa los datos más cerca de la periferia de la red y de los dispositivos conectados. Al analizar los datos en pequeños EDC in situ, los tiempos de respuesta pueden reducirse significativamente, pero siguen ejerciendo presión sobre las redes eléctricas locales.

Los expertos del sector han expresado su preocupación por que la generación de energía limpia tenga dificultades para seguir el ritmo de un crecimiento tan multifacético, con el consiguiente aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, según informa Financial Times. Esto se sumaría a las emisiones actuales del sector, que, según un estudio de Accenture, han seguido una trayectoria ascendente desde 2016.

El suministro de electricidad suficiente y la gestión de las emisiones de GEI serán especialmente difíciles para los principales centros de datos del mundo. Esto incluye la "capital mundial de los centros de datos", el norte de Virginia, así como muchos países del norte de Europa. También hay centros importantes en zonas geográficas más pequeñas, como Singapur -que se beneficia de algunas de las velocidades de Internet más rápidas del mundo y de electricidad de bajo coste- e Irlanda, donde el clima fresco, la buena conectividad global y un régimen económico y fiscal acogedor han estimulado el crecimiento de los centros de datos.

Muchos países con grandes hubs de centros de datos ya han introducido restricciones a la construcción de nuevos centros e infraestructuras asociadas a fin de gestionar la presión sobre las redes eléctricas y los objetivos climáticos nacionales.

Singapur tuvo una moratoria de cuatro años sobre la construcción de nuevos centros de datos, que solo finalizó en 2023, y sigue adoptando una actitud prudente a la hora de conceder nuevas licencias debido a las limitaciones energéticas y de espacio. El organismo regulador del país también está trabajando en una hoja de ruta para centros de datos verdes, en línea con los objetivos de emisiones netas cero de Singapur.

La red energética irlandesa también impuso una moratoria a la conexión de nuevos centros de datos en Dublín en 2022 -que durará hasta 2028- en medio a preocupaciones por la capacidad de la red nacional y la posibilidad de apagones. Aún así, según los últimos datos de la AIE, el consumo de energía de los centros de la isla más que duplicará, y también se prevén aumentos espectaculares en otras zonas geográficas.

Los operadores de centros de dados, en particular, han impulsado la eficiencia en el uso de la energía, no solo para reducir costes, sino también para contribuir al cumplimiento de la normativa ambiental. Las grandes mejoras en el rendimiento han contribuido a limitar el crecimiento de la demanda de energía de centros de datos en todo el mundo, pero dada la escala y la velocidad de la expansión, es necesario hacer más para acomodar el futuro crecimiento de los datos y cumplir los objetivos de emisiones.

Las nuevas técnicas de refrigeración de alta eficiencia, junto con el uso de la IA para optimizar las operaciones de los centros, encierran un gran potencial. Google, por ejemplo, logró una reducción del 40% en la refrigeración con la ayuda de su IA Deep Mind.

La sustitución del cobre por fibra generará eficiencia energética en las redes de comunicación, mientras que el traslado del procesamiento a regiones con abundante electricidad verde podría contribuir a reducir las emisiones.

Otros enfoques prometedores son los algoritmos verdes, cuyo objetivo es hacer que las aplicaciones requieran la menor cantidad posible de procesamiento, así como los esfuerzos del Lincoln Laboratory Supercomputing Center del MIT por capar la potencia de procesamiento y optimizar su uso en el entrenamiento de modelos de IA.

Mientras tanto, los modelos lingüísticos pequeños (SLM) están surgiendo como alternativa a los modelos lingüísticos grandes (LLM), como ChatGPT. Los SLM utilizan solo una fracción de los parámetros en comparación con un LLM, lo que es una indicación de la escala de la capacidad de un LLM para reconocer y extrapolar a partir de patrones de datos complejos. Esto significa que las necesidades de procesamiento de los SLM son menores y consumen muchos menos recursos, sin dejar de ofrecer resultados de alta calidad.

El MIT también trabaja en la concientización energética, creando el equivalente a un informe energético interno para el procesamiento de datos. El objetivo es que los usuarios sepan cuánta energía consumen sus tareas de procesamiento, cómo se compara su huella de carbono con la de otros y cómo podría mejorarse. El planteamiento de la universidad podría convertirse en un modelo para la industria de las TIC en general, sobre todo porque aún se carece de datos exhaustivos sobre el sector, afirman los investigadores del MIT.

Las soluciones de flexibilidad de la demanda también pueden ayudar a gestionar el impacto del aumento de las necesidades energéticas en las redes. La respuesta a la demanda y el desplazamiento de la carga, por ejemplo, permiten a los centros de dados y a las infraestructuras de comunicaciones reducir el consumo de energía durante las horas punta y trasladarlo a horas en las que la demanda -y los precios- son más bajos.

Aunque las acciones de las empresas de TIC son cruciales para gestionar el crecimiento del consumo de energía, solo son una parte del panorama cuando se trata de las futuras necesidades energéticas. La demanda de electricidad también está aumentando en ámbitos como el transporte, las industrias pesadas y el comportamiento de los consumidores en el contexto de la transición de los combustibles fósiles a la electrificación.

A medida que crece este impulso -y con él la demanda de electricidad limpia-, las empresas eléctricas están a punto de convertirse en cuellos de botella, frenadas por procesos frecuentemente largos de concesión de permisos para la construcción de nuevas infraestructuras.

Es necesario un compromiso más amplio para cerrar la brecha cada vez mayor entre oferta y demanda. El sector privado, los operadores de red, los planificadores y los reguladores deben colaborar para encontrar soluciones holísticas. Para ello será necesario que el sector de las TIC aprenda de otros sectores industriales que impulsan la demanda de electricidad limpia y colabore con ellos. Para hacer posible este enfoque colaborativo, los agentes del sector deben encontrar formas seguras de compartir datos y previsiones de crecimiento de centros de datos, entre ellos y con los reguladores, evitando al mismo tiempo la divulgación de información sensible para las empresas.

Esto debe hacerse a nivel local, regional e internacional. Este último ámbito es especialmente importante cuando se trata de crear un entorno normativo coherente en todas las zonas geográficas. Un enfoque integrado ayudará en todos los aspectos, desde la mejora de la contabilidad de las emisiones energéticas y la elaboración de informes en toda la cadena de valor de las TIC hasta el desarrollo de nuevas iniciativas de eficiencia energética y soluciones energéticas alternativas.

Por último, todos tenemos un papel que desempeñar. Las TIC consumen mucha energía porque nuestra sociedad consume muchos datos. Como individuos y organizaciones, tenemos que controlar los datos que guardamos o consumimos y considerar la posibilidad de reducir nuestra propia huella de carbono.

Para más información sobre la gestión de la dinámica cambiante de la oferta y la demanda de energía, consulte el informe del Foro Económico Mundial "Sistemas energéticos seguros, sostenibles y equitativos - Centro de Energía y Materiales" y la iniciativa "Energía limpia, redes y electrificación".