AI w poszukiwaniu rozwiązania problemu, który wywołała. Co zrobić z emisjami?

W ciągu ostatnich lat popularność narzędzi sztucznej inteligencji (AI) dynamicznie zrosła. Według danych McKinsey & Company w 2017 roku co piąta badana firma potwierdziła wdrożenie AI w co najmniej jednym obszarze biznesowym. Pięć lat później liczba ta wzrosła do 50 proc., a w 2023 roku osiągnęła 72 proc. Argumentów za wykorzystaniem sztucznej inteligencji jest wiele – może wesprzeć funkcjonowanie wielu sektorów, usprawnić szereg procesów, a nawet przyczynić się do wzrostu liczby miejsc pracy. Wśród nielicznych minusów należy jednak wymienić wpływ tej technologii na klimat.

Korzystanie z chatbotów, takich jak ChatGPT, zużywa zdecydowanie więcej energii niż wyszukiwanie informacji w tradycyjnych wyszukiwarkach internetowych. Jak podaje Międzynarodowa Agencja Energetyczna (IEA), uzyskanie odpowiedzi od ChatGPT wymaga aż dziesięć razy więcej prądu niż wyszukiwanie w Google’u. Zgodnie z badaniem przeprowadzonym przez KnownHost, ChatGPT generuje ponad 260 000 kg CO2 miesięcznie, czyli równowartość 260 lotów między Nowym Jorkiem a Londynem.

Sztuczna inteligencja. Paliwa kopalne w czasach nowych technologii

Jak wynika z raportów opublikowanych w 2024 roku przez gigantów technologicznych, Google oraz Microsoft, rozwój sztucznej inteligencji mocno odbił się na generowanych przez te koncerny emisjach gazów cieplarnianych.

Google w swoim raporcie potwierdza wzrost emisji o 48 proc. w latach 2019–2023, „podkreślając wyzwanie redukcji emisji przy jednoczesnym wzroście intensywności obliczeniowej i zwiększaniu inwestycji w infrastrukturę techniczną w celu wsparcia tej transformacji w kierunku AI”. Z kolei Microsoft ujawnia, że w latach 2020–2023 jego emisje wzrosły o 29,1 proc. z uwagi na inwestycje „w infrastrukturę potrzebną do rozwoju nowych technologii”.

Międzynarodowa Agencja Energetyczna (IEA) opublikowała raport, w którym szacuje, że do 2030 roku zużycie energii elektrycznej przez centra danych na świecie ma wzrosnąć ponaddwukrotnie, osiągając ok. 945 terawatogodzin (TWh), czyli więcej niż obecne zużycie energii elektrycznej w Japonii. W raporcie stwierdzono, że wzrost będzie napędzany rosnącym zainteresowaniem różnymi usługami, jednak to narzędzia sztucznej inteligencji stanowią jego główny motor. Szef Międzynarodowej Agencji Energetycznej Fatih Birol podkreślił, że do końca dekady w Stanach Zjednoczonych centra danych mają odpowiadać za niemal połowę wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną; w Japonii za ponad połowę; a w Malezji za jedną piątą.

Podobne wnioski płyną z najnowszego raportu New Energy Outlook firmy BloombergNEF. Wynika z niego, że choć świat prawdopodobnie osiągnie szczyt emisji związanych z energią w 2024 roku, w kolejnej dekadzie ich spadek może być mocno spowolniony przez rozbudowę centrów danych.

Eksperci oszacowali, że niemal dwie trzecie dodatkowej produkcji energii elektrycznej, wymaganej, aby sprostać zapotrzebowaniu centrów danych, będzie pochodzić z paliw kopalnych. Oznacza to, że ich funkcjonowanie może odsunąć w czasie zamykanie elektrowni węglowych i gazowych.

Szczególny nacisk na generowanie jak największej ilości energii, potrzebnej do funkcjonowania AI, z najbrudniejszych źródeł, położą zapewne Chiny oraz Stany Zjednoczone.

Jak podaje IEA, rozwój centrów danych ma do 2035 roku zwiększyć emisję dwutlenku węgla, związaną ze zużyciem energii elektrycznej, z obecnych 180 milionów ton CO2 do 300 milionów ton.

W 2024 roku centra danych odpowiadały za ok. 1,5 proc. światowego zużycia energii elektrycznej, z czego aż 45 proc. wykorzystały Stany Zjednoczone, kolejne 25 proc. Chiny, a Europa 15 proc. IEA prognozuje, że centra danych będą napędzać niemal połowę wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną w kraju do 2030 roku i przewyższy całkowitą moc wykorzystywaną przez wszystkie energochłonne branże razem wzięte.

Jednocześnie ostrzega, że ponad połowa centrów danych w Stanach Zjednoczonych jest skupiona w pięciu regionach, a dalszy rozwój wymaga szybkiej rozbudowy infrastruktury, aby uniknąć przeciążenia sieci.

Obecnie jedno centrum danych wykorzystuje tyle samo energii elektrycznej, co 100 tysięcy gospodarstw domowych. Wśród tych, które znajdują się obecnie w budowie, są jednak również takie, które będą wymagać nawet 20 razy więcej.

Sztuczna inteligencja szuka pomysłów na zatrzymanie zmiany klimatu 

W raporcie Międzynarodowej Agencji Energetycznej można jednak również przeczytać o tym, że sztuczna inteligencja może pomóc w znalezieniu rozwiązań klimatycznych.

Prognozy pokrywają się nieco ze słowami dyrektora generalnego OpenAI Sama Altmana, który w ubiegłym roku przekonywał, że AI przyniesie „zdumiewające triumfy”, „naprawi klimat” i zaoferuje światu „niemal nieograniczoną inteligencję i obfitą energię”.

Eksperci IEA zauważają, że niektóre branże już wykorzystują sztuczną inteligencję, aby wesprzeć redukcję emisji gazów cieplarnianych, np. poprzez wykrywanie wycieków metanu w infrastrukturze naftowej i gazowej, zwiększanie wydajności elektrowni i zakładów produkcyjnych oraz zmniejszanie zużycia energii w budynkach.

AI może również przyspieszyć rozwój nowych elektrolitów akumulatorowych, odnawialnych źródeł energii oraz innych technologii czystej energii. Ma też potencjał, aby poprawić prognozowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych oraz reagowanie na katastrofy.

Firmy mogłyby wykorzystać sztuczną inteligencję do optymalizowania swoich systemów energetycznych i procesów przemysłowych. Jak wynika z raportu, AI może odblokować 175 GW przepustowości sieci bez układania nowych linii, a optymalizacja procesów w przemyśle oparta na sztucznej inteligencji może zaoszczędzić więcej energii, niż Meksyk zużywa w ciągu roku.

AI może również wesprzeć udoskonalanie nowych technologii, takich jak pojazdy autonomiczne, oraz pomóc wykrywanie zagrożeń dla kluczowej infrastruktury. W górnictwie AI może ułatwić odkrywanie rezerw minerałów kluczowych dla nowoczesnych komponentów energii odnawialnej, takich jak panele słoneczne, turbiny wiatrowe i pojazdy elektryczne.

Według raportu IEA, nawet jeśli sztuczna inteligencja nie pomoże w dokonaniu „przełomowych odkryć”, jej wsparcie mogłoby obniżyć emisje o 1,4 miliarda ton do 2035 roku. To trzykrotnie więcej od emisji, które do tego czasu będą generować centra danych. Należy jednak pamiętać, że to jedynie prognoza możliwości, a nie gwarantowany scenariusz – wszystko zależy bowiem od tego, jak faktycznie wykorzystamy potencjał tkwiący w narzędziach AI.

Międzynarodowa Agencja Energetyczna ostrzega jednak, że sztuczna inteligencja „nie jest panaceum” na kryzys klimatyczny, a jej rozwój i możliwości nie zwalniają z konieczności prowadzenia rozważnej polityki klimatycznej.

Zapotrzebowanie na energię będzie skokowo rosnąć

To istotne zwłaszcza w przypadku Stanów Zjednoczonych, gdzie – według danych Electric Power Research Institute – centra danych mogą do 2030 roku zużywać aż 9,1 proc. energii w kraju.

Tymczasem prezydent Donald Trump podpisał w ubiegłym tygodniu rozporządzenie, którego celem jest rozwój przemysłu węglowego. Wśród powodów takiego działania wymienił zapotrzebowanie na energię rozwiązaną z rozwojem AI, stwierdzając, że Stany Zjednoczone potrzebują dwukrotnie więcej energii.

Rozporządzenie nakazuje Departamentom Handlu, Energii i Spraw Wewnętrznych przeprowadzenie badań określających, „gdzie infrastruktura zasilana węglem jest dostępna i odpowiednia do obsługi centrów danych AI” oraz ocenę wykonalności pod kątem ekonomicznym.

Zgodnie z analizą organizacji Beyond Fossil Fuels rozwój sztucznej inteligencji stanowi wyzwanie również dla Europy, gdzie centra danych odpowiadają za ok. 3 proc. zapotrzebowania na energię elektryczną.

Ambicje kontynentu w zakresie budowy centrów danych mogą poważnie nadwyrężyć dostawy energii na kontynencie i zwiększyć emisję gazów cieplarnianych do 2030 roku. Jak twierdzą autorzy analizy, zapotrzebowanie na energię elektryczną może do końca dekady wzrosnąć nawet o 160 proc., osiągając 287 TWh rocznie, czyli więcej niż całkowite zużycie energii elektrycznej w Hiszpanii w 2022 roku. Ograniczenie tych emisji byłoby możliwe w sytuacji, gdyby wszystkie centra danych były zasilane energią odnawialną.

Choć duże firmy technologiczne sięgają również po energię nuklearną, to ogromna część zapotrzebowania na energię jest zaspokajana paliwami kopalnymi. Obecnie węgiel dostarcza ok. 30 proc. energii potrzebnej do zasilania centrów danych, choć coraz większy udział będą mieć również odnawialne źródła energii oraz gaz ziemny, z uwagi na niższe koszty i większą dostępność na kluczowych rynkach.

Nowe badanie wschodnioazjatyckiego oddziału organizacji Greenpeace wykazało, że w latach 2023–2024 zużycie energii elektrycznej na produkcję układów sztucznej inteligencji wzrosło o ponad 350 proc. Azja Wschodnia stanowi globalne centrum produkcji półprzewodników AI, a energia wykorzystywana do produkcji chipów AI pochodzi głównie z paliw kopalnych.