Contimetra | Arrefecer o futuro da Inteligência Artificial e da Computação: Energia, Ar e Engenharia

A inteligência artificial (IA) é uma área da ciência da computação que se debruça sobre o 'machine learning' e os processos de aprendizagem e comportamento automático. A inteligência é vista como a característica que permite ao ser agir de forma adequada e preditiva no seu próprio ambiente. Isto inclui a capacidade de perceber dados ambientais, ou seja, reagir a impressões sensoriais, absorver informações, processá-las e armazená-las como conhecimento, entender e gerar linguagem, resolver problemas e atingir objetivos.

Factos e números da Alemanha:

• Para 69% das empresas alemãs, a IA representa a tecnologia mais importante do futuro.
• As previsões sugerem que as soluções baseadas em IA permitirão à indústria transformadora acrescentar mais 30 mil milhões de euros de valor.
• O uso de IA deve impulsionar o produto interno bruto alemão em 11,3% até 2030.

A Johnson Controls (NYSE:JCI), anunciou um incremento significativo nas capacidades da IA no seu pacote de soluções digitais OpenBlue Enterprise Manager, parte do ecossistema digital OpenBlue. Estas atualizações abrem caminho para melhorias adicionais de IA em 2025, focadas em padrões de desempenho aceites a nível global, desempenho otimizado dos equipamentos para redução de custos e maior conformidade regulamentar.

Com o OpenBlue Enterprise Manager na orientação das melhorias nas instalações, juntamente com atualizações de equipamentos e serviços proativos, os clientes estão a beneficiar de até 30% na redução dos gastos com energia, até 20% na redução nos gastos com manutenção e 10% na otimização da utilização de espaços — uma vitória para o ambiente e para os resultados financeiros.

“A expansão das capacidades de IA orientadas para o cliente na plataforma OpenBlue da Johnson Controls, marca um momento crucial na evolução da tecnologia de gestão de edifícios”, afirmou o diretor de tecnologia da Johnson Controls, Vijay Sankaran.

"Estas novas funcionalidades baseadas na IA não só aumentam a eficiência operacional e a sustentabilidade, como também capacitam os proprietários e operadores de edifícios com níveis de perceção e controlo sem precedentes. Estamos empenhados em ser pioneiros em inovações que impulsionem a automação e criem ambientes mais inteligentes e responsivos para os nossos clientes".

O sistema antecipa necessidades, analisando a utilização de energia com base em dados meteorológicos em tempo real, para criar ações de apreciação de resultados, ajudando assim os clientes a poupar energia e a reduzir as emissões de carbono.

As novas funcionalidades do OpenBlue conduzem ao futuro dos edifícios permitindo como nunca que os clientes conduzam os seus edifícios com muito menos intervenção manual. Pode ajustar os pontos de regulação com base em diagnósticos de avarias, poupando energia, carbono e acelerar potenciais poupanças de custos. Os utilizadores podem ativar ações autónomas ou utilizar o sistema para obter apoio, definindo ao mesmo tempo as suas próprias restrições operacionais.

(1) MILWAUKEE, Nov. 12, 2024 /PRNewswire. Johnson Controls Expands AI Features in OpenBlue digital ecosystem. Disponível em: www.johnsoncontrols.com

Fotografia de Felix Bischoff / TU Braunschweig.

Numa área de terra arável perto de Braunschweig, um robot de Semeadora Automática Mark planta sementes individuais no solo a uma distância precisa de 2cm e armazena as suas coordenadas GPS com exatidão, encontrando-se em fase de testes. Este robot, desenvolvido no Institute for Mobile Machines and Commercial Vehicles at Braunschweig Technical University (TU) and – por iniciativa do Julius Kuhn Institute (JKI) – é capaz de semear sementes com geolocalização e faz parte de um novo conceito de plantação. A agricultura pontual tem potencial para tornar a agricultura muito mais ecológica e rentável.

A agricultura pontual é uma nova forma de agricultura de precisão que utiliza abordagens assistidas por AI. A JKI e a TU trabalham em conjunto com outros parceiros para realizar pesquisas e estabelecer se e como o conceito pode ser implementado na prática. Imagens de satélite, mapas do solo e perfis de elevação são utilizados para calcular mapas pontuais, que formam a base para dividir grandes campos em pequenas áreas (manchas) que têm condições de solo semelhantes e também recebem a mesma quantidade de luz e fornecimento de água.

A ideia é que diferentes produções adequadas ao local específico sejam cultivadas em locais designados – serão semeadas e mantidas por equipamentos como Mark, a semeadora assistida por AI ou por outros equipamentos idênticos que ainda não foram desenvolvidos. O sucessor de Mark já está a ser trabalhado e deverá ser capaz de espalhar fertilizantes também. E será capaz de descer perto das raízes das culturas plantadas. A intenção é que os nutrientes só sejam administrados às culturas que apresentem sinais de deficiência de nutrientes. As câmaras também podem ser usadas para identificar e remover ervas daninhas indesejadas.

Este projeto de IA tem o potencial de poupar 50% dos fertilizantes e pesticidas atualmente utilizados e produzir pelo menos o mesmo rendimento com apenas metade do número de sementes. Isso pressupõe que a agricultura pontual passe do laboratório de testes para o uso prático na agricultura.

_{Fonte: Instituto Julius Kohn}

O poder de computação requer eletricidade. Outro limite pode muito bem ser o poder de computação, que continua a aumentar à medida que a IA se desenvolve a um ritmo exponencial. Wolfgang Maaß, chefe da divisão de pesquisa de Engenharia de Serviços Inteligentes do Centro Alemão de Pesquisa em Inteligência Artificial (DFKI), e os seus colegas, estão a utilizar sete supercomputadores poderosos para explorar como a IA pode aconselhar seres humanos. Cada um desses computadores tem o poder de computação equivalente ao volume de dados de 1.000 computadores de jogos. A crescente complexidade destes programas exigirá cada vez mais poder de computação - o que significa que terão de ser construídos novos centros de dados.

De acordo com um estudo da McKinsey de 2024, a energia consumida pelos centros de dados aumentará significativamente até 2030 - e esta procura não pode ser satisfeita por fontes de energia renováveis. Só na UE, o estudo conclui que a procura de energia dos centros de dados quase triplicará até 2030. Para mais de 150 TW. Isto equivale a 5% da procura total de energia na Europa; o número é atualmente de 2%. Em escala global, Ralf Herbrich, chefe do grupo de Inteligência Artificial e Sustentabilidade do Hasso-Plattner Institute (HPI) em Potsdam, diz que os data centers já representam de 4% a 5% do consumo total de energia atualmente.

É por isso que as grandes empresas de tecnologia em todo o mundo estão à procura de fontes de energia que, por um lado, possam cobrir a energia de que necessitam para alimentar novos centros de dados e, por outro, não prejudiquem o seu compromisso de operar de forma neutra em carbono. A solução atual são as centrais nucleares. Algumas empresas estão a optar por usar reatores existentes ou reativados, enquanto outras adotam a última tendência de usar reatores modulares de pequena escala (SMRs) com uma produção de cerca de 300 MW que são fabricados industrialmente e entregues numa peça única no local onde são instalados.

Para termos uma noção destas ações:

• A Microsoft quer colocar a central nuclear de Three Mile Island, que foi encerrada em 2019, de volta ao serviço e comprometeu-se a comprar energia durante um período de 20 anos. Este reator deverá voltar a funcionar em 2028. E isto apesar de, em 28 de março de 1979, ter sido o local do pior acidente de reator de sempre nos EUA, uma fusão parcial de um reator nuclear que produziu uma nuvem radioativa e resultou na evacuação de centenas de milhares de pessoas. Seguiram-se mais acidentes até 2019. O reator acabou por ser desmantelado a um custo de quase mil milhões de dólares - e está agora pronto para voltar à vida.

• O Google assinou um contrato para comprar entre seis a sete minirreatores modulares para que possa obter energia deles a partir de 2030. A Google está a trabalhar para criar centros de dados com uma produção de mais de 1 GW. TAHOE RENO 1 no norte de Nevada - atualmente o maior centro de dados do mundo - produz até 650 MW.

• A AWS (Amazon), está a financiar um campus com 960 MW ao lado de uma usina nuclear.

• O CEO da Meta, Mark Zuckerberg, prevê que a energia produzida por um único bloco de usina nuclear será para manter o treino de um único modelo de IA.

• Os próprios chips H100 pertencentes à NVIDIA que foram vendidos apenas em 2024 exigem a produção de duas usinas nucleares para operar. O centro de dados de IA pertencente à empresa xAI de Elon Musk, inaugurado em meados de 2024, utiliza 100.000 destes chips com uma potência de 700 W/chip.

A IA requer poder de computação e, portanto, dezenas de novos centros de dados poderão vir a ser construídos para satisfazer estas necessidades.

É preciso um equilíbrio entre potencial e cautela. É claro que a era da inteligência Artificial está apenas no seu começo. Foram abertas enormes oportunidades que estão a ser exploradas, no entanto, coloca-nos desafios igualmente enormes. Mesmo os pioneiros como o vencedor do Prêmio Nobel de Física de 2024, Geoffrey Hinton, adotam um ponto de vista muito crítico. O pai fundador da IA, que juntamente com John Hopfield criou a base para quase todas as aplicações de IA, avisa que, no final, podem ter criados sistemas mais inteligentes do que nós e que podem substituir-nos um dia. Ao mesmo tempo, ele vê um grande potencial na IA.

Estes são os dados dos consumos de energia na União Europeia

• Total em 2022 - ~ 2.701 TWh
• Data centers em 2022 – 45 a 65 TWh
• Data centers em 2030 - 150 TWh*

*De acordo com estudo da McKinsey

Este é um ponto importante na equação, porque quanto maior a temperatura, menor será a capacidade computacional e maior será o risco de paragem por sobreaquecimento dos componentes eletrónicos. Empresas como a Trox Technik focaram-se no desenvolvimento de soluções especificas para Datacenter. Para além da redução dos níveis de calor gerado nestes ambientes, é indispensável manter níveis rigorosos de temperatura, humidade e pressão do ar, evitando riscos como sobreaquecimento, condensações ou falhas de equipamento. Neste contexto, o controlo preciso dos fluxos de ar assume um papel central na eficiência energética e na fiabilidade do sistema. Os Registos JZ-DC (dampers) são componentes fundamentais deste controlo, permitindo gerir o ar exterior, o ar de retorno e a distribuição interna do ar de forma segura e controlada. Para além destes fatores ambiente, a tecnologia “fail-safe” desempenha um papel preponderante, já que, em caso de emergência – incêndio; corte de energia - ou falha, os registos movem os seus componentes mecânicos para uma posição de segurança pré-estabelecida, reforçando a segurança e a fiabilidade global do data center.

Os registos JZ-DC para Data Centers foram concebidos como soluções prontas a operar e dimensionadas para elevados caudais de ar, com velocidades de ar de até 8 m/s. As lâminas opostas, garantem a aerodinâmica e um controlo preciso do caudal de ar, podendo ainda ser fornecidas com isolamento em lã mineral de alta densidade, de forma a evitar a formação de condensação e a reduzir a transmissão térmica. Sem descurar o fator de estanquidade cumprindo a norma EN 1751, com classe 4 para fugas de ar no registo fechado e classe C para fugas na caixa. Podem ainda controlar a admissão de ar exterior, promovendo a entrada de ar fresco e reduzindo a dependência do ar “recirculado”, com ganhos ao nível da eficiência energética.

Compreender a IA significa explorar oportunidades e dissipar os medos

A inteligência artificial está a redefinir profundamente a forma como produzimos, analisamos e gerimos informação, impulsionando ganhos significativos de eficiência, inovação e competitividade em praticamente todos os setores. No entanto, este avanço tecnológico traz consigo desafios estruturais incontornáveis, em particular ao nível do consumo energético e da necessidade crescente de infraestruturas de computação altamente fiáveis, como os data centers.

Neste novo paradigma, a engenharia AVAC assume um papel absolutamente central. A capacidade de garantir condições térmicas rigorosas, controlo preciso da humidade, elevada estanquidade e segurança operacional deixou de ser apenas um requisito técnico para se tornar um fator crítico de continuidade de negócio, sustentabilidade e desempenho computacional. Soluções de arrefecimento eficientes, inteligentes e resilientes são hoje tão estratégicas quanto o próprio poder de processamento instalado.

O futuro passará inevitavelmente pela integração entre sistemas digitais avançados, como a IA, e soluções AVAC cada vez mais especializadas, robustas e energeticamente eficientes. Encontrar o equilíbrio entre inovação tecnológica, responsabilidade ambiental e segurança operacional será o grande desafio — e simultaneamente a grande oportunidade — para os profissionais do setor. Com conhecimento, regulamentação adequada e engenharia de excelência, a inteligência artificial poderá evoluir de forma sustentável, suportada por infraestruturas que garantam desempenho, fiabilidade e confiança a longo prazo.