Wraz z dynamicznym rozwojem Sztucznej Inteligencji (AI) pojawiają się pytania dotyczące wpływu tej technologii na klimat i środowisko. Chodzi tu przede wszystkim o rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną i wodę. Okazuje się jednak, że AI może też na wiele sposobów pomagać nam chronić klimat, środowisko i zasoby wodne. O komentarz w tej sprawie poprosiliśmy ekspertów z Wyższej Szkoły Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie.
W ciągu ostatnich kilku lat nastąpił tak dynamiczny rozwój Sztucznej Inteligencji (AI, ang. Artificial intelligence), że możemy mówić wręcz o rewolucji w tej dziedzinie. Jednocześnie zaniepokojenie budzą ciemne strony i potencjalne zagrożenia ze strony tej technologii. Wśród nich mamy też negatywny wpływ na środowisko, bo do sprawnej, wydajnej pracy komputery potrzebują ogromnych ilości energii elektrycznej i całkiem sporo wody.
Jednak jak dużo prądu i zasobów wodnych naprawdę konsumuje AI? Czy poza zużyciem energii i wody modele sztucznej inteligencji mogą też pomóc nam je chronić i oszczędzać?
Na te pytania odpowiadają eksperci – dr. inż. Mirosław Hajder i dr. inż. Arkadiusz Gaweł z Wyższej Szkoły Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie.
Sztuczna Inteligencja potrzebuje coraz więcej energii
Jednym z najważniejszych problemów związanych ze Sztuczną Inteligencją (AI) jest zużycie energii elektrycznej. Ta potrzebna jest zarówno do przeznaczonej do trenowania modeli (faza uczenia), jak i do późniejszego ich używania. Typowe zadania, jakie wykonuje AI, są zwykle bardziej energochłonne niż np. korzystanie ze standardowej wyszukiwarki. Dodatkowo energia potrzebna jest też do chłodzenia serwerowni czy centrów komputerowych.
- Czytaj również: Sztuczna inteligencja a środowisko. Koszty owiane tajemnicą
A przecież w wielu rejonach świata energia elektryczna wciąż produkowana jest w elektrowniach węglowych lub gazowych. Ma więc wysoki „ślad węglowy” – emisję dwutlenku węgla przypadającą na wyprodukowanie jednostki energii (np. megawatogodziny).
Problem zapotrzebowania na energię najprawdopodobniej będzie się szybko nasilał, wraz z dynamicznym rozwojem AI. O jakich liczbach mówimy w skali całego świata?
AI będzie zużywać tyle energii, co całe państwa
Arkadiusz Gaweł: „(…) w przyszłości zapotrzebowanie na energię ze strony systemów AI może przewyższyć poziomy zużycia energii elektrycznej obserwowane w niektórych mniejszych krajach! Przewiduje się, że w 2027 roku do zasilenia AI będzie potrzeba od 85 do 134 TWh (terawatogodzin) energii rocznie”.
Ekspert dodaje, że są to wartości porównywalne z aktualnym rocznym zużyciem energii elektrycznej przez takie kraje jak Finlandia i Belgia (to w przypadku dolnej granicy oszacowania) lub Argentyna czy Szwecja (w przypadku górnej wartości).
Sztuczna inteligencja kontra kryptowaluty
Być może dla kogoś będzie ciekawe, jak wygląda na tym tle porównanie AI z kryptowalutami, o których od dawna wiadomo, że stanowią ogromne obciążenie dla systemów elektroenergetycznych.
- Czytaj również: Bitcoin konsumuje tyle prądu, co Argentyna. Czy krach na rynku kryptowalut coś zmieni?
„W przypadku kryptowalut Cambridge Blockchain Network Sustainability Index: CBECI szacuje, że globalne zużycie energii elektrycznej związane z użytkowaniem Bitcoinów wahało się od 67 TWh do 240 TWh w 2023 r., przy punktowym szacunku 120 TWh” – zaznacza Arkadiusz Gaweł, podając przy tym wymowne porównanie: Wyniki badania przeprowadzonego przez ONZ sugerują, że globalne używanie Bitcoina wiąże się z zużyciem energii elektrycznej większym niż w przypadku kraju tak ludnego, jak Pakistan (235,8 miliona w 2022 r. – red.).
Widać, że mówimy o podobnych rzędach wielkości, zatem niedługo AI ma szansę przegonić kryptowaluty, jeśli chodzi o zużycie prądu.
- Czytaj również: Iran zakazuje „kopania” kryptowalut przez suszę i blackouty
Jak zmniejszyć „ślad węglowy” AI?
Jak można zmniejszyć zużycie energii elektrycznej niezbędnej do funkcjonowania zaawansowanych modeli AI, a co ważniejsze – emisję gazów cieplarnianych związanych z produkcją tej energii? Jednym z możliwych rozwiązań jest podniesienie temperatury pracy procesorów.
Mirosław Hajder przypomina, że energia elektryczna jest potrzebna nie tylko do zasilania sprzętu (np. serwerów), ale także do jego chłodzenia. I właśnie w tej dziedzinie mamy spore możliwości ograniczenia zużycia energii:
„Zauważmy, że większość współczesnych elementów elektronicznych bezproblemowo znosi temperaturę z przedziału 50– 60°C a niektóre z nich nawet 70°C. Dzięki temu (…) ilość energii niezbędnej do utrzymania właściwej temperatury będzie kilkukrotnie mniejsza. Przy tym parametry niezawodnościowe i żywotnościowe systemu informatycznego nie pogorszą się. Rozwiązanie takie jest znane od kilkunastu lat i nazywane zielonymi serwerowniami”.
Jak zauważa ekspert, takie rozwiązania wciąż nie są niestety powszechne.
- Czytaj również: Sztuczna inteligencja ma pomóc odciążyć serwery. Dziś sam streaming odpowiada za emisje CO2 jak cała Hiszpania
AI zasilana zieloną energią
Redukcja ilości energii potrzebnej do chłodzenia serwerów jest bardzo istotna, ale to za mało. Nie da się obejść praw fizyki – dzisiejsze komputery, zwłaszcza te o dużej mocy obliczeniowej, muszą zużywać dużo energii. Możemy jednak zadbać, by ta energia powstawała w sposób możliwe nieszkodliwy dla środowiska. Na przykład pochodziła ze źródeł odnawialnych. Oddajmy znów głos Mirosławowi Hajderowi:
„Dostawcy usług sieciowych doskonale zdają sobie sprawę z rozmiaru konsumpcji energii przez serwery i urządzenia sieciowe i wymowy medialnej tego faktu. Po pierwsze, większość z nich podpisuje umowy na dostawę energii elektrycznej wyłącznie z producentami pozyskującymi ją z odnawialnych źródeł energii. Oczywiście, wykorzystywane jest miks energetyczny i odbiorca nie jest w stanie określić, z jakiego źródła pozyskana została skonsumowana przez niego energię. Niemniej jednak energia taka w zamówionym rozmiarze musi być dostarczona do globalnej sieci i jeżeli nawet została skonsumowana przez innego odbiorcę, ślad węglowy zostaje zmniejszony o zakontraktowaną wartość.
Własne źródła energii, w tym … elektrownia atomowa
Innym sposobem poradzenia sobie z nieposkromionym apetytem Sztucznej Inteligencji na energię i jednocześnie zmniejszenia jej wpływu na środowisko są własne, dedykowane i oczywiście niskoemisyjne źródła energii.
Arkadiusz Gaweł podaje tu przykład Sama Altmana, CEO słynnej firmy OpenAI, który wraz z funduszem Andreessen Horowitz, zainwestował 20 milionów dolarów w startup energetyczny Exowatt. Cel: dostarczanie czystej i taniej energii dla centrów danych AI poprzez wdrażanie innowacyjnych rozwiązań z zakresu energetyki słonecznej i magazynowania energii.
Microsoft planuje zbudować własną elektrownię atomową, by móc zasilać swoje centra danych i centra obliczeniowe, wykorzystywane przez modele sztucznej inteligencji. Z kolei Google planuje zainwestować miliard euro w „zielone centrum danych” zlokalizowane w Finlandii.
Sztucznia inteligencja pomoże w oszczędzaniu energii?
Co bardzo ważne, modele sztucznej inteligencji mogą pomóc nam w zarządzaniu skomplikowanymi systemami elektroenergetycznymi.
„Zastosowanie sztucznej inteligencji w energetyce jest wręcz nieograniczone” – pisze Mirosław Hajder. „Obecnie praktycznie w każdym kraju świata prowadzone są wdrożenia rozwiązań tej klasy do produkcji dystrybucji i magazynowania energii elektrycznej”. – podkreśla ekspert, dodając, że już dziś sztuczna inteligencja wykorzystywana jest w energetyce m. in. do prognozowania zapotrzebowania na energię (krótko-, średnio- i długoterminowego), do automatyzacji i optymalizacji systemów energetycznych oraz do wykrywania anomalii w działaniu sprzętu.
Sprawdzasz informacje przez ChatGPT? Pół litra wody na statystyczne zapytanie
Podobnie jak w przypadku energii, coraz częściej pojawiają się też obawy o nadmierne zużycie wody, potrzebnej do chłodzenia centrów danych.
Arkadiusz Gaweł: „Tylko proces trenowania ChatGPT-3 wymagał użycia 700 tysięcy litrów wody. Ocenia się, że interakcja z czatbotem, podczas której użytkownik zadaje od 5 do 50 pytań, prowadzi do zużycia przez systemy AI około 500 ml wody. Kluczowym elementem chłodzenia systemów jest woda, co budzi obawy ekologów o skalę jej wykorzystywania”.
Jednak eksperci zwracają uwagę, że obraz nie jest ani tak jednoznaczny, ani tak czarny, jakby mogło się wydawać. Mirosław Hajder: „Zarzut, że systemy komputerowe chłodzone są wodą, jest nietrafiony. W każdym przypadku ciecz ma obieg zamknięty i jej zużycie w porównaniu do takich branż jak rolnictwo jest mniej niż śladowe”.
Zwraca również uwagę na fakt, że – podobnie jak w przypadku energii elektrycznej, także w przypadku wody AI może wydatnie pomóc nam ograniczyć jej zużycie. Może się to odbywać choćby w ten sposób, że w czasie, gdy zużycie wody jest szczególnie duże i kiedy jej zapasy są zagrożone, obniżane jest ciśnienie wody dostarczanej do gospodarstw domowych.
Sztuczna inteligencja a jakość wody
Hajder przypomina też o innym bardzo ważnym zastosowaniu AI – do monitoringu jakości wody:
„ (…) to właśnie na bazie metod i środków AI funkcjonują systemy monitoringu jakości wody obejmujące swym kilkadziesiąt tysięcy ujęć rozlokowanych na obszarze całych państw. Na jej bazie funkcjonuje większość systemów monitoringu środowiskowego kontrolujących jakość wody w głównych rzekach całych krajów. Systemy te w czasie rzeczywistym analizują stan wody i w razie konieczności wszczynają alarm. Na podstawie danych gromadzonych przez nie przygotowywane są prognozy jakości wody w rzekach obejmujące nierzadko okresy dłuższe niż rok”.
Ekspert podkreśla, że zastrzeżenia pod adresem środków sztucznej inteligencji, jakoby jej stosowanie przyczyniało się do nadmiernej konsumpcji wody, są nieuzasadnione. Natomiast rola AI w ochronie zasobów wodnych jest niedoszacowana.
Jeśli nie musisz – nie używaj! Zwykła wyszukiwarka zużywa mniej energii
Na koniec warto przytoczyć jedną ważną zasadę, na którą zwracają uwagę eksperci. Arkadiusz Gaweł:
„Na pewno, patrząc pod względem konsumpcji, technologia ta jest energochłonna, wiec idąc za radą A. de Vries, nie chcemy wkładać jej wszędzie tam, gdzie tak naprawdę nie jest potrzebna – zarówno po stronie dostawców usługi i oprogramowania, jak i samych użytkowników. Zastanówmy się, czy we wszystkich codziennych czynnościach np. jak wyszukiwanie informacji potrzebujemy AI, czy standardowej wyszukiwarki, która wg obliczeń zużywa około 10 razy mniej energii elektrycznej”.
Na dobrą sprawę, jest to rada uniwersalna, którą możemy stosować nie tylko, jeśli chodzi o sztuczną inteligencję. Jeśli czegoś naprawdę nie potrzebujemy, to tego po prostu nie używajmy. Zwłaszcza jeśli to użycie ma zauważalny wpływ na środowisko czy klimat.
–
Zdjęcie tytułowe: shutterstock/metamorworks
