Прогорят сами или спалят планету: как связаны климат и ИИ

Во времена юности Facebook* большая часть сайта обслуживалась в здании в городе Прайнвилл, штат Орегон. Этот центр обработки данных, в котором располагались ряды серверов размером с холодильник, заполненные кремниевыми чипами, потреблял огромное количество электроэнергии, превышающее годовое энергопотребление более чем 6000 домов. Однажды летом 2011 года, как сообщает The Register, один из руководителей социальной сети получил тревожный сигнал: «В центре обработки данных облако… внутри». После сбоя в работе оборудования в здании стало так жарко и влажно, что облачное хранилище было залито дождем из настоящего облака.

Сейчас Meta* управляет более чем дюжиной центров обработки данных, каждый из которых гораздо больше и мощнее, чем тот, что был в Прайнвилле. Центры обработки данных стали основой интернета, обеспечивая работу рекламных акций Amazon, видеороликов TikTok, результатов поиска Google и всего остального. Тысячи таких зданий по всему миру потребляют ошеломительное количество электроэнергии (сравнимое с энергопотреблением всей Англии). И эта энергия в основном вырабатывается из ископаемого топлива. Хотя на долю глобальной паутины приходится лишь малая часть выбросов (не более 4%), его воздействие неуклонно растет. Все больше людей пользуются интернетом, а сама сеть становится сложнее.

Ситуация меняется не в лучшую сторону с появлением генеративных систем ИИ. По сравнению со многими другими аспектами сети, ChatGPT и его собратья отличаются от всего, что было раньше по уровню энергопотребления. ИИ рискует сделать каждый поиск, прокрутку, клик и покупку более энергоемкими. Специалисты Кремниевой долины стремительно внедряют эту технологию в поисковые системы, программы для редактирования фотографий, покупок и финансов, написание текстов и обслуживание клиентов и практически во все другие цифровые продукты. В совокупности с почти 5 миллиардами пользователей интернета, ущерб для климата может оказаться колоссальным. «В ближайшем будущем, по крайней мере в ближайшие пять лет, мы увидим значительное увеличение углеродного следа ИИ», — отмечает Шаолей Рен, специалист по информатике из Калифорнийского университета в Риверсайде. Не все эксперты согласны с тем, что ИИ представляет собой серьезную проблему для планеты, но даже умеренный рост выбросов может оказаться разрушительным. 

Пока, насколько можно судить, этого не произошло. Почти нет данных о том, сколько углеродных выбросов оставляет работа популярных моделей ИИ, таких как ChatGPT. Цифры сложно подсчитать, они зависят от вычислительной мощности, используемой в центре обработки данных, количества электроэнергии, которую он потребляет, и способа ее получения. Некоторые признаки указывают на то, что за период бума ИИ потребление электроэнергии уже увеличилось. Потребление воды является относительным показателем спроса на электроэнергию, поскольку центры обработки данных используют воду для охлаждения. По словам Рена, в 2022 году потребление воды на объектах компании Google увеличилось примерно на 20%, что отчасти объясняется инвестициями в ИИ, которые только увеличиваются.

Работа генеративного ИИ связана с выбросами углерода по трем причинам. Во-первых, это создание компьютерных чипов и центров обработки данных, на которых работает ИИ. Во-вторых, для обучения языковых или других моделей ИИ требуется электроэнергия. По словам Джесси Доджа, научного сотрудника Института искусственного интеллекта Аллена, обучение такой системы, как ChatGPT, приводит к выбросам углекислого газа, эквивалентным выбросам нескольких десятков домов за год. В-третьих, чат-бот или любой другой конечный продукт требует электроэнергии при каждом использовании. Например, языковая модель Hugging Face, обрабатывающая 558 запросов в час, в течение 18 дней  выбрасывала в атмосферу по 19 килограммов углерода. Это эквивалентно проезду на автомобиле около 1500 километров.

Казалось бы, это немного, но показатели быстро растут, поскольку в генеративный ИИ продолжают вливаться миллиарды долларов. Эти программы становятся все более масштабными и сложными, наборы обучающих данных растут в геометрической прогрессии, а мощность моделей удваивается не реже, чем раз в три месяца. Постоянно появляются новые модели, а старые часто переобучаются. Даже если одно сообщение чат-бота потребляет ничтожное количество энергии, наше стремление к постоянному общению и развитию быстро «исправит» это, — поясняет Саша Лучиони, научный сотрудник компании Hugging Face, изучающий вопросы ИИ и устойчивого развития. Когда генеративный ИИ начнет полностью заполнять сеть, на внедрение ботов может приходиться три пятых выбросов этой технологии, если не больше.

Возьмем, к примеру, Google Search. Специалисты уже работают над тем, чтобы добавить к поисковой системе функционал чат-бота. Google обрабатывает в среднем 150 миллионов поисковых запросов в час, и каждый результат поиска с использованием ИИ может потребовать в 5-10 раз больше вычислительной мощности, чем традиционный, по словам Карин Верспур, декана Школы вычислительных технологий Университета RMIT в Австралии. В центрах обработки данных уже наблюдается рост энергопотребления в связи с внедрением ИИ, а по прогнозам McKinsey, к 2030 году потребление электроэнергии центрами обработки данных увеличится более чем в два раза. Насколько сильно это повлияет на выбросы, пока неясно. «Суть в том, что станет больше людей, выполняющих более сложные действия в интернете, и это приведет к значительному росту общего потребления энергии», — считает Виджай Гадепалли, специалист по информатике из Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института.

С другой стороны, чат-боты необязательно станут экологически опасной бомбой. Даже без генеративного ИИ глобальный интернет-трафик с 2010 года вырос в 25 раз, но потребление электроэнергии росло медленнее благодаря повышению эффективности центров обработки данных, компьютерных чипов и программного обеспечения. «Эффективность вычисления растет довольно быстро», — объясняет Джонатан Куми, бывший научный сотрудник Стэнфорда, эксперт по вопросам окружающей среды и цифровых технологий. По данным исследования Дэвида Паттерсона, профессора информатики Калифорнийского университета в Беркли, несмотря на то что в последние годы компания Google расширила свои исследования в области машинного обучения, потребление электроэнергии не опережает показатели остальных компаний. Некоторые меры по повышению эффективности будут просто экономически необходимы для получения прибыли. Генеральный директор OpenAI Сэм Альтман назвал вычислительные затраты на ChatGPT «головокружительными». Есть вероятность, что при сохранении темпов развития ИИ, компании могут прогореть сами, прежде чем спалят всю планету.

Другими словами, хотя генеративный ИИ потребует большего объема вычислений, он может не увеличивать пропорционально спрос на электроэнергию. По словам Марка Дайсона, директора программы по безуглеродной электроэнергии аналитического центра RMI, рост потребления электроэнергии также не гарантирует увеличения выбросов, поскольку мир переходит на возобновляемые источники энергии. Представители компаний Meta*, Google и Microsoft увеличивают инвестиции в возобновляемые источники энергии и снижение потребления электроэнергии и воды в своих центрах обработки данных в рамках амбициозных целей по сокращению выбросов. Однако эти меры могут занять годы, а бум генеративного ИИ уже начался. По словам Лучиони, потребность центров обработки данных, в которых работает искусственный интеллект, в постоянном энергоснабжении может привести к тому, что они будут придерживаться как минимум некоторых, а то и многих источников ископаемого топлива. При необходимости можно легко сжечь больше угля или природного газа, но нельзя заставить ветер дуть сильнее.

По словам Лучиони, даже если все эти меры по повышению эффективности будут развиваться в аппаратном и программном обеспечении, а также в сети, они не смогут полностью компенсировать растущую вычислительную интенсивность ИИ, что иногда называют эффектом отскока. Когда технологии становятся более эффективными, дополнительные ресурсы стимулируют рост спроса. Эффективное сжигание угля в XIX веке только ускорило индустриализацию, в результате чего появилось больше заводов, работающих на угле. Широкие автомагистрали не уменьшают заторы, а поощряют большее количество людей ездить на машинах. Центры обработки данных и программы ИИ, потребляющие меньше электроэнергии, могут просто позволить технологическим компаниям внедрить генеративный ИИ в большее количество веб-сайтов и программного обеспечения. Ведь бизнес-модель Кремниевой долины основана на том, чтобы люди проводили как можно больше времени на сайтах и в приложениях. Чат-бот, тратящий меньше углерода на одно сообщение, при экспоненциальном увеличении количества запросов все равно будет увеличивать выбросы.

Углеродный след генеративного ИИ не обязательно должен расти экспоненциально, чтобы угрожать планете. Для достижения амбициозных климатических целей потребуется сокращение выбросов во всех отраслях, а с помощью ИИ гораздо сложнее стабилизировать, а тем более сократить долю интернета. Даже если тонны углерода, которые выбрасываются в атмосферу из-за работы интернета, не изменятся в течение десятилетий (невероятно оптимистичный сценарий), а весь мир сократит выбросы настолько, чтобы остановить потепление на уровне 1,5 градуса Цельсия, как это предусмотрено Парижским соглашением, этого все равно будет недостаточно для достижения цели. По мере того как искусственный интеллект и другие цифровые инструменты помогают другим отраслям стать более экологичными — повысить эффективность электросетей, улучшить проектирование возобновляемых источников энергии, оптимизировать маршруты полетов — выбросы из-за работы интернета увеличиваются. «Если мы используем ИИ, а эти программы продаются как экологический инструмент, то мы будем расширять использование ИИ во всех секторах», — поясняет преподаватель экологической юстиции и здравоохранения в Королевском колледже Лондона.

Возможно, самый тревожный аспект «углеродного следа» ИИ заключается в том, что, поскольку выбросы интернета всегда были относительно небольшими, почти никто не готов к тому, чтобы работать над их сокращением. Активисты не приковывают себя к центрам обработки данных, мы не учим детей ограничивать поисковые запросы или разговоры с чат-ботами ради будущих поколений. При столь малом количестве исследований и внимания, уделяемого этой проблеме, неясно, должен ли кто-то это делать. В идеале ИИ, подобно угольным электростанциям и автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, должен столкнуться с экономическим и правовым давлением, чтобы сократить выбросы. По словам Лучиони, подобно тому, как агентства по охране окружающей среды устанавливают требования к выбросам для новых автомобилей, правительства могли бы создать рейтинги или ввести стандарты эффективности моделей ИИ и использования отраслью возобновляемых источников энергии. Если пользователь просит Google определить, кто изображен на фотографии — кошка или собака, то, как считает Девеш Тивари, инженер из Северо-Восточного университета, достаточно использовать менее энергоемкую модель с точностью 96%, а не 98%. И действительно ли миру нужна пивоварня под управлением ИИ?

*деятельность компании запрещена на территории России.

Источник