الملخص:
مع التطور السريع لتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، يستمر عدد مراكز البيانات حول العالم في التزايد، مما يوفر قوة حاسوبية لروبوتات الدردشة والحوسبة السحابية وخدمات الفيديو والتطبيقات المختلفة عبر الإنترنت. ومع ذلك،
وجدت دراسة جديدة أن حوالي ربع مراكز البيانات في العالم تقع في مناطق تعاني من عدم التوازن بين العرض والطلب على المياه. لمدة شهر واحد على الأقل كل عام، يتجاوز الطلب المحلي على المياه الموارد المائية المتاحة. وإذا استمرت درجات الحرارة العالمية في الارتفاع في المستقبل، فقد ترتفع هذه النسبة إلى الثلث. ويحذر الباحثون من أن مراكز البيانات لا يتم بناؤها في مناطق معزولة دون مستخدمين آخرين للمياه، كما أن المياه اللازمة لأنظمة التبريد الخاصة بها قد تتنافس مع السكان المحليين والزراعة والتصنيع على نفس مصدر المياه.
تم نشر هذا البحث في مجلة العلوم البيئية والتكنولوجيا، وهي مجلة تابعة للجمعية الكيميائية الأمريكية، وتم الإعلان عن نتائج الأبحاث ذات الصلة من خلال بيان صحفي صادر عن الجمعية الكيميائية الأمريكية في 19 أكتوبر 2026. أنشأ فريق البحث خريطة توزيع مراكز البيانات العالمية وقارنوا مواقع المرافق مع الاحتياجات المائية لإمدادات المياه المحلية والمياه الحضرية والري الزراعي والتصنيع وتوليد الطاقة لتقييم ضغط المياه الذي تواجهه مراكز البيانات الحالية.
قام الباحثون بتحليل إجمالي 9,347 مركز بيانات عامل حول العالم. وتظهر النتائج أن حوالي 25% منها تقع في مناطق توجد فيها فجوة بين العرض والطلب على المياه لمدة شهر على الأقل كل عام، كما أن حوالي 6% من مراكز البيانات تقع في مناطق تواجه إجهاداً مائياً معظم أيام العام.
وأشار لورنزو روزا، المؤلف الرئيسي للدراسة والباحث في معهد كارنيجي للعلوم في الولايات المتحدة، إلى أن مراكز البيانات لا يتم بناؤها في مناطق مفتوحة ليس لها احتياجات أخرى، ولكنها متراكبة بشكل مباشر على الموارد المائية التي تعتمد عليها المدن والأراضي الزراعية في الأصل. ومع توسع حجم مراكز البيانات، قد تؤدي احتياجاتها من المياه إلى زيادة تفاقم الضغوط الحالية على إمدادات المياه المحلية.
لماذا تحتاج مراكز البيانات إلى كميات كبيرة من المياه؟ السبب الرئيسي هو أن الخوادم تولد الكثير من الحرارة عند التشغيل. لمنع ارتفاع درجة حرارة المعالجات والذاكرة والأجهزة الأخرى، مما قد يؤدي إلى انخفاض الأداء أو حتى حدوث عطل، يجب أن تستمر مراكز البيانات في تبديد الحرارة. تستخدم بعض المرافق أبراج التبريد وأنظمة التبريد التبخيري لإزالة الحرارة من خلال تبخر الماء. يستخدم البعض الآخر أشكالًا مختلفة من تقنية التبريد السائل أو تبريد الهواء.
بالنسبة للمنشآت التي تستخدم التبريد التبخيري، سوف يتبخر جزء من الماء مباشرة أثناء عملية تبديد الحرارة ولا يمكن العودة على الفور إلى نظام إمداد المياه المحلي. قد تقوم مراكز البيانات أيضًا بتقليل استخدام المياه من خلال طرق التبريد الأخرى، لكن الاحتياجات المحددة تعتمد على كثافة الخادم وتكنولوجيا التبريد والظروف المناخية وأحمال التشغيل.
خلافًا للكهرباء، لا يمكن عمومًا نشر الموارد المائية بشكل مرن من خلال شبكات النقل لمسافات طويلة. تتطلب مراكز البيانات إمدادات المياه من الأنهار أو البحيرات أو الخزانات أو طبقات المياه الجوفية القريبة، والتي تعتمد عليها أيضًا المجتمعات والمزارع والمرافق الصناعية المحيطة. وحتى لو كان لدى مركز البيانات التمويل الكافي، فهذا لا يعني أن المنطقة يمكنها توفير مياه إضافية غير محدودة.
لاحظ فريق البحث على وجه الخصوص أن استهلاك الطاقة في مراكز البيانات تم قياسه بشكل كبير في الماضي لأنه يمكن في كثير من الأحيان قياس استخدام الكهرباء وتسجيله من خلال عدادات الكهرباء. وفي المقابل، فإن الأساليب الإحصائية لاستخدام المياه في مراكز البيانات في مناطق مختلفة ليست موحدة، بل إن بعض المناطق تفتقر إلى البيانات الكاملة. ولذلك، يأمل الباحثون أنه من خلال بناء خريطة عالمية للإجهاد المائي، يمكنهم مساعدة الحكومات والشركات على تحديد مخاطر المياه التي قد يجلبها توسيع مركز البيانات بشكل أكثر وضوحًا.
من حيث توزيع مراكز البيانات العالمية، تحتل الولايات المتحدة نسبة كبيرة، حيث تمثل 39% من إجمالي إحصاءات البحث. وهذا يعني أن الولايات المتحدة ليست فقط واحدة من الدول التي لديها أعلى تركيز لمراكز البيانات في العالم، ولكنها أيضًا منطقة مهمة حيث قد يزداد ضغط المياه في مراكز البيانات في المستقبل.
وجدت الدراسة أن حوالي 21% من مراكز البيانات في الولايات المتحدة تقع في مناطق تعاني من نقص المياه. هناك عدد كبير من مجموعات مراكز البيانات في شرق الولايات المتحدة، والعديد من هذه المناطق تعاني حاليًا من إجهاد مائي منخفض نسبيًا؛ ومع ذلك، في أجزاء من غرب وجنوب الولايات المتحدة، قد تستمر الفجوة بين العرض والطلب على المياه لعدة أشهر، وقد تواجه المناطق الفردية ضغوطًا معظم أيام العام.
هناك اختلافات إقليمية واضحة في الوضع في أوروبا. وتتركز مراكز البيانات بشكل رئيسي في شمال ووسط أوروبا، والتي تواجه عمومًا إجهادًا مائيًا أقل نسبيًا. ومع ذلك، فإن الإجهاد المائي أكثر حدة في بعض مناطق دول جنوب أوروبا مثل إسبانيا وإيطاليا واليونان، وقد تشهد بعض المناطق فجوة بين العرض والطلب على المياه لأكثر من ستة أشهر كل عام.
كندا لم تتأثر تمامًا. تظهر الأبحاث أن حوالي 35% من مراكز البيانات في كندا تواجه نقصًا في المياه لمدة شهر واحد على الأقل كل عام. على الرغم من أن كندا غنية بشكل عام بالموارد المائية، إلا أن توزيع الموارد المائية ليس موحدًا. قد تختلف ظروف إمدادات المياه المحلية في المناطق التي يتركز فيها السكان والمرافق الصناعية ومراكز البيانات بشكل كبير عن المتوسط الوطني.
قام الباحثون أيضًا بتحليل أهم قطاعات استخدام المياه المحيطة بمراكز البيانات لتحديد الصناعات التي قد تتنافس معها هذه المرافق. على الصعيد العالمي، يقع حوالي 41% من مراكز البيانات في المناطق التي يهيمن عليها استخدام المياه في المناطق الحضرية والبلديات، وحوالي 28% في المناطق التي تهيمن فيها مياه الري الزراعية.
بالإضافة إلى ذلك، يقع حوالي 18% من مناطق مراكز البيانات في المناطق التي يكون الطلب الرئيسي على المياه فيها هو الطلب الرئيسي، ويتداخل حوالي 8% مع الطلب على المياه في صناعة توليد الطاقة. أما الباقي فينخرطون بشكل رئيسي في أنشطة مثل تربية الماشية والتعدين.
تشير هذه البيانات إلى أن مشاكل الموارد المائية الناجمة عن توسع مراكز البيانات ليست مجرد مشاكل مياه صناعية، ولكنها تحديات شاملة تشمل إمدادات المياه في المناطق الحضرية، والإنتاج الزراعي، وإمدادات الطاقة، والنظم البيئية.
عندما تتداخل مراكز البيانات مع احتياجات المياه في المناطق الحضرية، قد يواجه السكان والخدمات العامة والأنشطة التجارية منافسة أكثر حدة على موارد المياه. وفي المناطق التي تهيمن عليها الزراعة، قد تتعارض الاحتياجات الإضافية من المياه الصناعية مع مياه الري. أما فيما يتعلق بما إذا كان الإجهاد المائي سيؤدي في النهاية إلى تقييد استخدام المياه للسكان، أو انخفاض غلات المحاصيل، أو عمليات محدودة لمراكز البيانات، فليس من الممكن بعد استخلاص استنتاجات قاطعة بناءً على هذه الدراسة وحدها.
لتقييم التأثيرات المحتملة لتغير المناخ، استخدم الباحثون أيضًا نماذج مناخية عالمية متعددة لتحليل ظروف المياه في المناطق التي توجد بها مراكز البيانات الحالية عندما يكون متوسط درجة الحرارة العالمية أعلى بمقدار 3 درجات مئوية عما كان عليه في عام 1900. ويمثل هذا السيناريو الظروف المناخية المحتملة بعد حوالي 10 إلى 40 عامًا في المستقبل، ولا يعني أن الدراسة تتوقع أن درجات الحرارة العالمية ستصل بالتأكيد إلى هذا المستوى في عام محدد.
تظهر نتائج النموذج أنه في ظل هذا السيناريو المناخي المستقبلي، قد يكون حوالي 33% من مراكز البيانات الحالية في العالم موجودة في مناطق يتجاوز فيها الطلب على المياه العرض. وبعبارة أخرى، إذا تطورت الظروف المناخية في الاتجاه الذي حددته الدراسة، فإن نسبة مراكز البيانات التي تواجه الإجهاد المائي يمكن أن تزيد من الربع اليوم إلى الثلث.
من المتوقع أن تتأثر الولايات المتحدة بشكل خاص. وبما أن 39% من مراكز البيانات في العالم تقع في الولايات المتحدة، فإن جزءًا كبيرًا من ضغط المياه الجديد في المستقبل سيتركز أيضًا في هذا البلد. ويعتقد الباحثون أن هذه النتيجة تسلط الضوء على أهمية اختيار موقع مركز البيانات: عند تحديد مكان البناء، لا يمكن للشركات أن تأخذ في الاعتبار أسعار الأراضي وإمدادات الطاقة واتصالات الشبكة والحوافز الضريبية فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى تقييم الاستدامة طويلة المدى لموارد المياه المحلية.
تجدر الإشارة إلى أن هذه الدراسة تحلل مخاطر الموارد المائية التي تواجهها مراكز البيانات العاملة حاليًا في ظل ظروف هيدرولوجية ومناخية مختلفة، وليست تنبؤًا بعدد مراكز البيانات المستقبلية أو مواقع البناء المحددة. كما أنه لا يثبت أن جميع مراكز البيانات الموجودة في المناطق التي تعاني من نقص المياه ستشهد انقطاع إمدادات المياه، كما أنه لا يحدد بشكل مباشر مقدار الضرر الفعلي الذي تسببت به هذه المرافق للسكان المحيطين.
وأكد الباحثون أن الفجوة بين العرض والطلب على المياه لن تجبر بالضرورة مراكز البيانات على وقف عملياتها، لأن الشركات قد تحافظ على عملياتها عن طريق شراء حقوق المياه، أو بناء مرافق تخزين المياه، أو استخدام مصادر مياه بديلة، أو تعديل طرق التبريد. ومع ذلك، فإن قدرة هذه التدابير بالفعل على تقليل الإجهاد المائي المحلي بشكل عام يعتمد على نظام إمدادات المياه المحدد، والقواعد التنظيمية، واحتياجات مستخدمي المياه الآخرين.
يعتقد فريق البحث أن التخطيط طويل المدى لمراكز البيانات يحتاج إلى إيلاء المزيد من الاهتمام لإدارة المياه المحلية وظروف البنية التحتية. بالنسبة للمناطق ذات الموارد المائية الكافية نسبيًا، قد يكون من الأسهل لمراكز البيانات الجديدة الحصول على إمدادات مياه مستقرة؛ أما بالنسبة للمناطق المعرضة بالفعل للجفاف، أو عدم كفاية تغذية المياه الجوفية، أو التي لديها طلب كبير على المياه الزراعية، فإن بناء مرافق جديدة واسعة النطاق يجب أن يكون أكثر حذرا.
يمكن للشركات أيضًا تقليل اعتمادها على المياه العذبة من خلال اعتماد أنظمة تبريد فعالة، وزيادة معدلات إعادة تدوير المياه، واستخدام المياه المعاد تدويرها التي تلبي المتطلبات، وتعديل العمليات بناءً على ظروف المياه الموسمية. ومع ذلك، لا توجد إجابة واحدة تناسب الجميع لهذه الحلول التقنية التي تنطبق على جميع مراكز البيانات. ستؤثر الظروف المناخية المختلفة وأحمال الخادم وتصميم البنية التحتية على التوفير الفعلي للمياه الذي تحققه تقنيات التبريد المختلفة.
مع ازدياد تعقيد نماذج الذكاء الاصطناعي، تستمر موارد الحوسبة اللازمة لتدريب النماذج وتشغيلها في النمو، وأصبح استهلاك الطاقة والمياه في مراكز البيانات تدريجيًا مشكلة بيئية لا يمكن تجاهلها في توسع صناعة التكنولوجيا. وفي حين يتم تقديم خدمات الذكاء الاصطناعي نفسها في شكل رقمي، فإن الخوادم ومعدات التبريد وأنظمة الطاقة التي تدعمها جميعها تعتمد على الموارد الطبيعية في العالم الحقيقي.
لا تؤكد هذه الدراسة أن تطور الذكاء الاصطناعي سيؤدي حتماً إلى نقص المياه على مستوى العالم، ولكنها تشير إلى أن الموقع الجغرافي لمراكز البيانات سيؤثر على تكاليفها البيئية. إذا تم بناء مراكز بيانات بنفس الحجم في مناطق ذات موارد مائية كافية وتلك التي تعاني من نقص المياه على المدى الطويل، فإن الضغط المحتمل على المجتمع المحلي قد يكون مختلفًا تمامًا.
يعتقد الباحثون أن اختيار موقع مركز البيانات وإدارته في المستقبل يحتاج إلى دمج قيود الموارد المائية في القرارات طويلة المدى، بدلاً من التركيز فقط على قوة الحوسبة وأسعار الطاقة وزمن وصول الشبكة. فقط من خلال الأخذ في الاعتبار الاحتياجات المائية للسكان المحليين والزراعة والصناعة والنظم البيئية، يمكننا الحكم بشكل أكثر دقة على ما إذا كان توسيع مركز البيانات مستدامًا على المدى الطويل.
مع استمرار زيادة عدد مراكز البيانات حول العالم، قد تصبح إدارة المياه تدريجيًا عاملاً رئيسيًا في إنشاء البنية التحتية للذكاء الاصطناعي. وتعني اختلافات التوزيع العالمية التي كشفت عنها الدراسة أن المنافسة المستقبلية على مراكز البيانات لن تكون مجرد منافسة على قوة الحوسبة والرقائق والكهرباء، ولكنها ستتأثر أيضًا بشكل متزايد بظروف المياه وقدرات الإدارة المحلية.
التعليقات