Qual è il costo ambientale del supercomputer Alps in Svizzera? 

Il supercomputer svizzero Alps è il settimo più potente al mondo. Keystone / Gaetan Bally

La Svizzera ha recentemente inaugurato Alps, un supercomputer progettato per supportare la ricerca scientifica e sistemi complessi di intelligenza artificiale (IA). Ma queste macchine, pur mostrando un potenziale per mitigare il cambiamento climatico, inquinano e consumano enormi quantità di energia. Quanto è sostenibile il salto tecnologico svizzero? 

Numerosi studi hanno evidenziato quanto il clima potrebbe beneficiare dell’intelligenza artificiale (IA). Grazie all’IA, per esempio, saremo in grado di analizzare modelli climatici complessi e prevedere ondate di calore. Potremo anche distribuire l’elettricità in modo più efficiente verso case e industrie, promuovendo la transizione verso fonti di energia rinnovabili. Ma c’è un problema: lo sviluppo e il funzionamento dei sistemi di IA richiedono enormi risorse, in particolare molta elettricità e acqua. L’impronta ambientale dell’IA è dunque notevole e potrebbe vanificarne i benefici. 

L’Agenzia internazionale dell’energia stimaCollegamento esterno che le tecnologie di IA potrebbero consumare dieci volte più elettricità entro il 2026. A livello globale, il fabbisogno energetico delle macchine di IA potrebbe raggiungere livelli paragonabili al consumo annuale di Paesi come l’Austria o la FinlandiaCollegamento esterno. Spesso, questa elettricità proviene da combustibili fossili. 

Anche Sam Altman, CEO di OpenAI – l’azienda dietro ChatGPT – ha affermato al Forum economico mondiale dello scorso anno a Davos che sarà necessaria “una rivoluzione energetica” per sostenere l’espansione degli strumenti di IA generativa, che producono testi, immagini o audio. Con quasi 4 miliardi di visite mensili, ChatGPT consuma già tanta energia quanto 33’000 famiglie e il 6% dell’acquaCollegamento esterno – utilizzata per raffreddare i suoi server – del distretto statunitense dove si trova il suo centro di dati.  

Nel frattempo, i Politecnici federali svizzeri (ETH) hanno sviluppato Alps, uno dei supercomputer più potenti al mondo, per supportare modelli linguistici di grandi dimensioni (LLM), come quelli alla base di chatbot quali ChatGPT. L’obiettivo è creare sistemi di IA open-source per la ricerca scientifica, in particolare nei campi del clima e della medicina. Ma a quale prezzo per l’ambiente? 

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Un supercomputer alimentato dall’energia idroelettrica 

Attualmente, Alps è al settimo posto nella classifica Top500Collegamento esterno dei supercomputer mondiali. Tuttavia, il suo impatto ambientale rimane relativamente limitato rispetto ai suoi omologhi negli Stati Uniti, secondo Vlad Coroama, ricercatore indipendente e fondatore del Roegen Centre for Sustainability di Zurigo. 

Dotato di 10’000 unità di elaborazione grafica (GPU), Alps consuma in media sette megawatt di elettricità – l’equivalente di 10’000 abitazioni svizzere o dello 0,09% del consumo totale del Paese, secondo le stime di Coroama. 

“Due turbine eoliche potrebbero soddisfare questa domanda,” afferma Coroama. “Non è un impatto trascurabile, ma è giustificato se l’obiettivo è far avanzare la ricerca scientifica di base”. A titolo di confronto, il supercomputer El Capitan, il più potente al mondo, utilizza oltre quattro volte più energia, con 29 megawatt, provenienti anche da fonti non rinnovabili. 

Per soddisfare le crescenti esigenze energetiche, grandi aziende tecnologiche private come Amazon, Google e Microsoft stanno investendo pesantemente nell’energia nucleare. 

Ma Maria Grazia Giuffreda, vice direttrice del Centro svizzero di calcolo scientifico (CSCS), afferma che è “impensabile continuare a costruire centri di calcolo ovunque alimentati dall’energia nucleare”. La sua organizzazione ospita Alps e altri grandi sistemi di calcolo. “Dobbiamo puntare su fonti energetiche pulite e alternative,” aggiunge, sottolineando che il CSCS, finanziato con soldi pubblici, ha adottato questo approccio. 

Alps, infatti, è alimentato esclusivamente con energia idroelettrica, il che significa che le sue emissioni dirette di CO2 sono minime. Mentre i centri di dati statunitensi spesso utilizzano generatori diesel per le emergenze, il CSCS dispone di batterie di backup e di una riserva d’acqua. Questo permette a servizi critici come MeteoSvizzera, la piattaforma nazionale di previsioni meteorologiche, di funzionare autonomamente per circa 20 minuti mentre i supercomputer sono spenti. Inoltre, il CSCS riutilizza l’acqua di raffreddamento dei server come acqua calda per la città di Lugano. 

Coroama stima che il supercomputer Alps contribuisce solo per lo 0,013% alle emissioni annuali di CO2 della Svizzera. Una quantità trascurabile, afferma. 

Costi ambientali dei supercomputer

Giganti tecnologici come Microsoft stanno investendo miliardiCollegamento esterno di dollari – 80 solo nel 2025Collegamento esterno – in supercomputer di IA come “Stargate”.Collegamento esterno 

Si stima che questa macchina richiederà fino a 5 gigawatt per funzionare, l’equivalente della produzione energetica di cinque reattori nucleari.Collegamento esterno 

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Coroama immagina e incoraggia un futuro focalizzato su modelli di IA più piccoli e specializzati, come quelli che scienziate e scienziati svizzeri intendono sviluppare con Alps. Tali modelli richiedono meno energia. 

Tuttavia, gli impatti ambientali dell’IA vanno oltre il semplice consumo energetico dei centri di dati. “I centri di dati di IA hanno già conseguenze significative per la salute pubblica,” afferma Shaolei Ren, professore associato di ingegneria presso l’Università della California, Riverside. 

In uno studio recenteCollegamento esterno, non ancora sottoposto a revisione paritaria, Ren e i suoi colleghi stimano che i costi sanitari negli Stati Uniti legati all’inquinamento atmosferico causato dalle tecnologie di IA potrebbero raggiungere i 20 miliardi di dollari entro il 2030, equivalenti agli oneri sulla salute pubblica di tutti i veicoli in California. L’inquinamento atmosferico contribuisce a malattie come asma, cancro ai polmoni e attacchi cardiaci. 

Un centro dati di Amazon Web Services (AWS) ad Ashburn, Virginia (USA). Il cluster di centri dati nella Virginia settentrionale è il più grande al mondo. Keystone

Soluzioni sostenibili e benefici per la società

Il CSCS svizzero ha mitigato questi rischi evitando i generatori diesel, una delle principali fonti di inquinamento atmosferico. Ma Ren vede margini di miglioramento, poiché l’impatto ambientale dei supercomputer è elevato anche con l’uso di energia verde e acqua riciclata per il raffreddamento.  

Ciò è dovuto alle enormi richieste energetiche di queste macchine, che possono mettere sotto pressione le reti locali, e ai loro sistemi di raffreddamento che comportano perdite d’acqua per evaporazione. Ren paragona il percorso dell’IA a quello dell’industria automobilistica, inizialmente molto inquinante ma successivamente più efficiente. 

“Possiamo fare di meglio,” afferma, suggerendo passi pratici come posizionare i centri di dati in regioni con abbondanti energie rinnovabili, disponibili a prezzi più bassi e risorse naturali per il raffreddamento, come laghi freddi, fiumi, riserve di neve e aree sotterranee per il raffreddamento geotermico. Secondo Ren, i Paesi nordici sarebbero ideali per esternalizzare le capacità di calcolo locali, un’opzione che il direttore del CSCS Thomas Schulthess ha già sostenuto pubblicamente.

Giuffreda ritiene, tuttavia, che questa possibilità debba essere considerata con cautela. “Dovremo riflettere se è davvero pensabile spostare infrastrutture strategiche in luoghi in cui non abbiamo il controllo totale”, osserva. 

Per Vlad Coroama, il successo dell’iniziativa svizzera si misurerà soprattutto sulla base dei benefici per la società. 

“Per grandi simulazioni scientifiche e climatiche, un supercomputer è essenziale,” afferma, sottolineando che modelli di IA generativa come ChatGPT o Google Gemini consumano quantità di risorse molto più consistenti rispetto ad Alps, con benefici meno tangibili. “È uno spreco di energia usare questi modelli enormi e molto potenti per piccoli compiti come la scrittura di e-mail”.  

Alps potrebbe offrire di più, conclude. “La buona scienza costa, ma ne vale la pena, quando porta un reale valore a tutta la società.” 

A cura di Sabrina Weiss e Veronica De Vore