Hinter dem Kodex: Der Umweltpreis künstlicher Intelligenz

Einführung

„Wie der Eisberg, der die Titanic versenkte, liegen die Umweltauswirkungen von KI größtenteils unter der Oberfläche.“ Während KI die Industrie verändert hat, hat sie die Effizienz und Produktivität verbessert. Es bestehen jedoch ernsthafte Bedenken hinsichtlich des ökologischen Fußabdrucks, der normalerweise nicht sichtbar ist. Von der Stromversorgung digitaler Assistenten wie Siri und Alexa bis hin zur Förderung von Innovationen im Gesundheitswesen, im Transportwesen und sogar in der Klimamodellierung ist KI tief in unserem täglichen Leben verankert.

Das transformative Potenzial der KI-Entwicklung und -Einführung geht jedoch mit enormen Kosten für die Umwelt einher. Es wird geschätzt, dass das Training eines großen KI-Modells im Laufe seiner Lebensdauer so viel Kohlenstoff ausstoßen würde wie fünf Autos. Rechenzentren, die zur Unterstützung von KI-Operationen eingesetzt werden, benötigen enorme Mengen an Strom und Wasser, was zu erhöhten Kohlenstoffemissionen und einer Belastung der lokalen Ressourcen führt.

In diesem Artikel wird die doppelte Natur der Auswirkungen von KI auf die Umwelt untersucht: die Herausforderungen, die sie mit sich bringt, und die Lösungen, die sie bietet, um ein Gleichgewicht zwischen KI und ökologischer Nachhaltigkeit zu finden.

KI und die Umwelt: Mutige Aussagen, die Aufmerksamkeit erfordern

Kai-Fu Lee: „Wir leben in einer Welt, in der wir das immense Potenzial der KI mit der Verantwortung für den Schutz unseres Planeten und seiner Ressourcen in Einklang bringen müssen.“ NPR

Dr. Fei-Fei Li: „Künstliche Intelligenz sollte der Menschheit zugute kommen und sicherstellen, dass ihre Entwicklung zu einer nachhaltigeren Welt für alle führt.“ TED

Hillary Clinton: „Wir müssen sicherstellen, dass KI nicht nur das Wirtschaftswachstum vorantreibt, sondern Teil der Lösung für die drängenden Herausforderungen ist, denen wir gegenüberstehen, vom Klimawandel bis zur Ungleichheit.“ CNBC

Bill Gates: „KI könnte uns helfen, einige der dringendsten Probleme der Welt zu lösen, aber wir müssen sicherstellen, dass sie dabei nicht der Umwelt schadet.“ BBC>

Sundar Pichai: „KI kann eine enorme Kraft zum Guten sein und zur Lösung von Problemen wie dem Klimawandel beitragen, aber wir müssen sicherstellen, dass sie verantwortungsvoll und nachhaltig entwickelt wird.“ Der Rand

Der Energiehunger der KI: Fortschritt vorantreiben oder Ressourcen verbrauchen?

Ein Grund für die beträchtlichen Umweltauswirkungen von KI-Modellen ist, dass die Trainings- und Betriebsprozesse intensive Energie verbrauchen. Die GPT-Serie von

OpenAI großen Sprachmodellen benötigt enorme Rechenressourcen für den Betrieb, und das Training der Modelle umfasst viele Iterationen über riesige Datensätze, was bei jedem Schritt zu einem erheblichen Energieverbrauchsschritt führt.

Zum Beispiel verbrauchte das Training GPT-3, das 175 Milliarden Parameter hat, etwa 1.287 Megawattstunden (MWh) Strom und verursachte CO2-Emissionen entspricht etwa 502 Tonnen CO₂. Das entspricht den jährlichen Emissionen von 112 benzinbetriebenen Autos.Zustand des Planeten

Hier endet der Energieverbrauch nicht; Noch anspruchsvoller ist die Betriebsphase, in der Modelle der KI in Echtzeitanwendungen einfließen. Beispielsweise verbraucht eine von der Suchmaschine Google verarbeitete Suchanfrage etwa 0,0003 kWh, eine Menge, die eine Glühbirne von 60 Watt für mit Strom versorgen würde 17 Sekunden.Chipkin
Dies mag minimal erscheinen, aber Milliarden von Suchanfragen pro Tag führen zu einem erheblichen Energieverbrauch.

Solch große Zahlen verdeutlichen die erheblichen Umweltkosten der Entwicklung und Bereitstellung von KI-Modellen und unterstreichen die Bedeutung effizienterer Algorithmen und der Nutzung erneuerbarer Energiequellen.

Der Umweltpreis künstlicher Intelligenz“

Mit dem Wachstum der KI-Technologie wächst auch ihr ökologischer Fußabdruck. Der mit großen KI-Modellen und Rechenzentren verbundene Energieverbrauch ist erheblich. Tatsächlich wurden die Umweltauswirkungen von KI sogar mit Extremereignissen wie den Bänden in Los Angeles in Verbindung gebracht. Jüngsten Berichten zufolge hat die gestiegene Nachfrage nach KI-gestützter Datenverarbeitung zu einem höheren Energieverbrauch und damit zu mehr Treibhausgasemissionen geführt. Diese Emissionen können den Klimawandel verschärfen und eine Rückkopplungsschleife erzeugen, in der steigende Temperaturen Naturkatastrophen wie Waldbrände auslösen.Mashable

Feuerwehrmannschaften kämpfen am Donnerstag gegen das Kenneth-Feuer im West Hills-Viertel von Los Angeles. Ethan Swope / AP

Obwohl KI viele Vorteile bietet, haben ihre Entwicklung und ihr Einsatz schwerwiegende schädliche Auswirkungen auf die Umwelt. Diese beschränken sich nicht nur auf den Energieverbrauch, sondern umfassen auch mehrere andere Faktoren, die zu einer Verschlechterung der Umwelt führen.

CO2-Fußabdruck
Der hohe Energieverbrauch beim Training und Betrieb von KI-Modellen führt zu einem CO2-Fußabdruck. Beispielsweise ergab eine Studie, dass das Training eines einzelnen großen KI-Modells zu Kohlenstoffemissionen von bis zu 284 Tonnen CO₂ führen könnte, was den Lebenszeitemissionen von fünf durchschnittlichen Autos entspricht (MIT Technology Review). Die Kohlenstoffemissionen allein durch das GPT-3-Training entsprechen schätzungsweise der Hälfte der Lebenszeitemissionen eines typischen Amerikaners. Dieser hohe Kohlenstoffausstoß ist größtenteils auf die Abhängigkeit von Energiequellen auf Basis fossiler Brennstoffe zurückzuführen, insbesondere für die Ausbildung in Regionen, in denen nicht erneuerbarer Strom verwendet wird.

Ressourcenverbrauch
KI-Hardware wie GPUs und TPUs werden aus seltenen Erdmetallen wie Lithium, Kobalt und Nickel hergestellt, die zur Herstellung von Batterien und anderen Teilen verwendet werden. Die Gewinnung und Verarbeitung dieser Materialien schädigt die Umwelt erheblich, einschließlich der Zerstörung von Wäldern und Lebensräumen sowie der Umweltverschmutzung. Beispielsweise wurde Kobalt – ein Schlüsselelement in KI-bezogener Hardware – mit hohen Umweltkosten in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut und machte 80 % der weltweiten Kobaltproduktion aus – oft unter heimtückischen, ausbeuterischen und unsicheren Arbeitsbedingungen The Guardian. Diese Praktiken beinhalten die Emission giftiger Substanzen in die Atmosphäre und die Verschmutzung lokaler Wasserquellen.

Der schnelle Entwicklungszyklus von KI-Hardware führt zu einer hohen Fluktuationsrate, was zu einer erheblichen Menge an Elektroschrott (Elektroschrott) führt. Laut dem Global E-Waste Monitor 2020 erzeugte die Welt im Jahr 2019 53,6 Millionen Tonnen Elektroschrott, wobei nur 17,4 % ordnungsgemäß recycelt wurden -Abfallmonitor. Dies ist ein zunehmend problematisches Thema, da der unstillbare Wunsch nach schnellerer und leistungsfähigerer KI-Hardware dazu führt, dass veraltete Geräte entstehen, die oft auf Mülldeponien landen. Elektroschrott, der unsachgemäß entsorgt wird, kann giftige Substanzen wie Blei, Quecksilber und Cadmium in die Umwelt auslaugen und dadurch den Boden und das Wasser verunreinigen.

Wasserverbrauch
Rechenzentren, die KI-Operationen betreiben, verbrauchen zu Kühlzwecken enorme Mengen Wasser. Beispielsweise kann ein einzelnes großes Rechenzentrum bis zu 5 Millionen Gallonen Wasser pro Tag verbrauchen, um optimale Temperaturen aufrechtzuerhalten, insbesondere in wärmeren Klimazonen, in denen die Kühlung energieintensiver ist. In Kalifornien wurde das Google-Rechenzentrum in The Dalles, Oregon wegen seines hohen Wasserverbrauchs kritisiert, insbesondere in Dürreperioden, in denen die örtlichen Gemeinden mit Wasserknappheit zu kämpfen haben. Ein solch hoher Wasserbedarf setzt die ohnehin knappen Ressourcen in Gebieten, die den Auswirkungen des Klimawandels ausgesetzt sind, stark unter Druck.The Verge

Landnutzung
Der Bau von Rechenzentren wirkt sich durch die Umwandlung natürlicher Lebensräume in Industriegebiete auf die Landnutzung aus. Beispielsweise nimmt das Facebook-Rechenzentrum in Fort Worth, Texas, 450 Acres Land ein. Durch die Umwandlung werden häufig Wildtiere verdrängt und Ökosysteme gestört. In ähnlicher Weise haben Amazons ausgedehnte Datenzentren in Virginias ländlichen Gebieten zu einem erheblichen Lebensraumverlust für lokale Arten wie die Östliche Dosenschildkröte und verschiedene Vogelarten geführt. Diese Umwandlungen tragen nicht nur zum Verlust der Artenvielfalt bei, sondern erhöhen auch die lokale Verschmutzung, was sich auf die Luft- und Wasserqualität auswirkt.

Diese schädlichen Umweltauswirkungen verdeutlichen die klare Dringlichkeit, nachhaltigere Ansätze für die Entwicklung von KI zu finden. In einer Welt, die zunehmend auf KI angewiesen ist, werden wir weiterhin eine steigende Nachfrage nach diesen KI-Technologien erleben. Innovation und Umweltverantwortung in Einklang bringen – Ist das ein erreichbarer Traum? Die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks für einen Sektor wie den Technologiesektor mit verbesserten Fähigkeiten für KI wird ernsthafte Fragen über die zukünftige Ausrichtung aufwerfen.

Rechenzentren: Die versteckten Übeltäter hinter der Umweltbelastung durch KI?

Rechenzentren sind das Rückgrat der KI und dienen als Grundlage für die Rechenleistung, die zum Trainieren und Ausführen von Modellen für maschinelles Lernen erforderlich ist. Allerdings sind die mit Rechenzentren verbundenen Umweltkosten erheblich höher und werden praktisch ignoriert.

Rechenzentren verursachen Umweltschäden

Energieverbrauch und Kohlenstoffemissionen
Rechenzentren sind erhebliche Energiefresser. Sie verbrauchen Energie sowohl für die Server, auf denen die KI-Anwendungen ausgeführt werden, als auch für die Kühlsysteme, um eine Überhitzung zu verhindern. Schätzungen zufolge verbrauchen Rechenzentren etwa 1 % des weltweiten Stroms, und dieser Wert wird wahrscheinlich exponentiell ansteigen, da immer mehr Menschen KI- und Cloud-Computing-Dienste benötigen. Laut einem Bericht der Internationalen Energieagentur aus dem Jahr 2019 wird der Stromverbrauch von Rechenzentren bis 2030 voraussichtlich um bis zu 50 % steigenIEA.

Der CO2-Fußabdruck dieser Zentren ist ebenso besorgniserregend. Die meisten Rechenzentren basieren auf fossilen Brennstoffen, insbesondere in Gebieten, in denen erneuerbare Energien knapp sind. Auch wenn erneuerbare Energiequellen genutzt werden, summieren sich die beim Bau der Geräte verbrauchte Hardware und Energie zu CO2-Emissionen. Nehmen wir zum Beispiel das Google-Rechenzentrum in The Dalles, Oregon; Ursprünglich wurde es mit Kohle betrieben, ist aber inzwischen auf erneuerbare Energien umgestiegen, sodass die Auswirkungen des Baus nicht mehr spürbar sind.

Wassernutzung zur Kühlung

Zusätzlich zum Energieverbrauch benötigen Rechenzentren große Mengen Wasser, um ihre Server zu kühlen. Laut einem Bericht von The Guardian verbrauchen Rechenzentren an Orten wie Nord-Virginia, der Heimat der riesigen Cloud-Infrastruktur von Amazon, etwa 1,7 Millionen Gallonen Wasser pro Tag, um die Temperaturen innerhalb sicherer Grenzen zu halten The Guardian. Dieser hohe Wasserbedarf konkurriert oft mit dem lokalen Wasserbedarf, insbesondere in Gebieten, die bereits von Dürren oder Wasserknappheit betroffen sind.

Bemühungen um Nachhaltigkeit

Einige Unternehmen arbeiten daran, die schädlichen Auswirkungen ihrer Rechenzentren auf die Umwelt zu minimieren. Beispielsweise hat Microsoft versprochen, alle seine Rechenzentren bis 2025 mit 100 % erneuerbarer Energie zu versorgen, und ein weiterer Technologieriese, Amazon Web Services (AWS), zusammen mit Google investiert aggressiv in erneuerbare Energiequellen. Eine weitere neuere grüne Lösung für Rechenzentren, die derzeit entwickelt wird, umfasst Flüssigkeitskühlung und den Einsatz künstlicher Intelligenz zur Optimierung des Energieverbrauchs von Rechenzentren, wodurch sowohl der Energieverbrauch als auch die CO2-Emissionen gesenkt werden.

Trotz all dieser Bemühungen zeigt das schnelle Wachstum von Rechenzentren, angetrieben durch KI und Cloud-basierte Dienste, deutlich, dass weitere systemische Veränderungen erforderlich sind, um diesen Sektor nachhaltig zu machen.

Den Spieß umdrehen: Die Rolle der KI bei der Wiederherstellung der Umwelt

KI hat nicht nur negative Auswirkungen, sondern bietet auch enorme Chancen bei der Unterstützung bedeutender Beiträge zum Nachhaltigkeitsbereich.

KI schützt die Natur

Reduzierung des Energieverbrauchs
KI kann den Energieverbrauch optimieren und so Verschwendung branchenübergreifend reduzieren. Google hat KI eingesetzt, um den Energieverbrauch in seinen Rechenzentren um 40 % zu senken, und investiert über 2 Milliarden US-Dollar, um bis 2030 kohlenstofffreie Energie zu erreichen. KI spielt auch in intelligenten Netzen eine Rolle, indem sie die Stromverteilung ausgleicht und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert.

Verbesserung der Effizienz erneuerbarer Energien
KI verbessert auch die Effizienz erneuerbarer Energiequellen, einschließlich Wind- und Solarenergie. GE hat die Effizienz von Windkraftanlagen durch den Einsatz von KI zur Vorhersage optimaler Einstellungen um 10-20 % gesteigert. Teslas SolarCity nutzt KI, um die Produktion von Solarenergie zu maximieren, und hat 5 Milliarden US-Dollar in saubere Energie und KI-gesteuerte Netzlösungen investiert.

Klimamodellierung und Umweltüberwachung
KI überwacht und modelliert die Auswirkungen des Klimawandels. Das Unternehmen DeepMind nutzt KI zur Modellierung der globalen Erwärmung und zur Verfolgung von Kohlenstoffemissionen, während Rainforest Connection KI zur Echtzeiterkennung illegaler Abholzung nutzt und so eine schnelle Reaktion auf Umweltbedrohungen ermöglicht.

Nachhaltige Landwirtschaft
KI reduziert den Ressourcenverbrauch in der Landwirtschaft. John Deere setzt KI-Technologie ein, um landwirtschaftliche Praktiken durch höhere Ernteerträge und Wassereinsparung zu optimieren. Microsoft hat 50 Millionen US-Dollar in KI-basierte landwirtschaftliche Lösungen investiert und sich für nachhaltigere Praktiken in der Landwirtschaft eingesetzt.

Abfallmanagement und Recycling
KI steigert die Recyclingeffizienz. ZenRobotics verwendet KI-Roboter, die Wertstoffe mit 99 % Genauigkeit sortieren, während IBM KI einsetzt, um Abfallmanagementsysteme in mehreren US-Städten zu optimieren, die Recyclingquoten zu verbessern und Abfall zu reduzieren .

Es ist sehr vielversprechend, von der Optimierung der Energienutzung bis hin zur Entwicklung erneuerbarer Energien und der Landwirtschaft. In dieser Hinsicht investieren Google, Tesla und Microsoft stark, und KI wird dazu beitragen, die Klimaherausforderungen für einen grüneren Planeten zu lösen.

Das Gleichgewicht zwischen Innovation und Nachhaltigkeit finden

Da die KI weiter wächst, ist es wichtig, dass es ein Gleichgewicht zwischen Innovation und Nachhaltigkeit gibt. Es besteht ein gutes Potenzial für den Einsatz von KI, um immense positive Umweltveränderungen voranzutreiben, aber dabei sollten ihr Energieverbrauch und ihr Ressourcenbedarf nicht übertrieben werden, um genau das Problem zu verschlimmern, das sie lösen möchte.

Nachhaltige KI-Entwicklung

Das innovative Gleichgewicht zwischen KI-Innovation und Nachhaltigkeit hängt von der Entwicklung energieeffizienter Modelle und Systeme ab. Unternehmen bewegen sich bereits in diese Richtung. Ein solches Beispiel ist NVIDIA, das energieeffiziente GPUs entwickelt, die KI-Modelle antreiben und dabei weniger Kalorien verbrauchen. Sogar die Bemühungen zielen auf Grüne KI: eine Bewegung, die die Entwicklung von KI-Systemen fördert, die einen minimalen ökologischen Fußabdruck hinterlassen. Es wird auch gesagt, dass Forscher energieeffizientere Algorithmen und kleinere Modelle für Hardware fördern werden, die das gleiche Leistungsniveau verbrauchen und weniger Ressourcen verwenden. Grüne KI.

Zusammenspiel zwischen Stakeholdern
Die Zusammenarbeit zwischen Regierungen, Industrien und Forschungseinrichtungen ist notwendig, um Rahmenbedingungen zu schaffen, die eine nachhaltige KI-Entwicklung fördern. Im Jahr 2020 schlug die Digitale Strategie der EU Vorschriften für Nachhaltigkeit in der KI vor, die sich für Investitionen in grüne Technologien und umweltfreundliche Rechenzentren der EU-Digitalstrategie aussprachen. Solche Initiativen können dazu beitragen, den ökologischen Fußabdruck von KI zu verringern, während ihre Vorteile zur Schaffung einer nachhaltigen Zukunft genutzt werden.

Rolle von Politik und Regulierung
Regierungen spielen eine sehr wichtige Rolle bei der Bestimmung der Zukunft der KI-Nachhaltigkeit durch Richtlinien und Vorschriften. CO2-Steuern, Energieeffizienzstandards und die Förderung erneuerbarer Energien für KI-Operationen können Anreize für Unternehmen sein, nachhaltiger zu werden. Die UK AI Strategy konzentriert sich auf ethische und nachhaltige KI und legt den Schwerpunkt auf die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen im KI-Sektor. UK AI Strategy.

Die Zukunft liegt vor uns
Letztlich wird es davon abhängen, wie KI entwickelt und in der Gesellschaft umgesetzt wird, ob ihre Auswirkungen auf die Umwelt positiv oder negativ sind. Wir können sicherstellen, dass KI ein Instrument für positive Umweltveränderungen bleibt, anstatt zu weiterem Schaden beizutragen, indem wir den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit, sektorübergreifende Zusammenarbeit und die Einführung strenger Vorschriften legen.

Fazit

KI hat das Potenzial, erhebliche Fortschritte in allen Bereichen voranzutreiben, von der Optimierung des Energieverbrauchs bis hin zur Verbesserung der Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft und bei erneuerbaren Energien. Die Auswirkungen auf die Umwelt in Bezug auf Energieverbrauch, Ressourcenbedarf und Elektroschrott können jedoch nicht ignoriert werden. Es gibt Bemühungen, KI nachhaltiger zu machen, aber die Herausforderung bleibt bestehen: Können wir das richtige Gleichgewicht zwischen Innovation und Umweltschutz finden? Wird KI das Werkzeug für Veränderungen sein oder wird ihr Wachstum die Probleme, die sie zu lösen versucht, verstärken? Es sind die Entscheidungen, die wir heute treffen, die darüber entscheiden, ob KI eine positive Kraft für die Zukunft sein wird oder die Umweltschäden weiter verschärfen wird .

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