Как нейросети влияют на климат и окружающую среду

Мы живем в удивительное время. Пандемия и климатический кризис идут рука об руку с научно-технологическим прогрессом. Так, интеллектуальные компьютерные системы понимают язык, рассуждают и постоянно обучаются – словом, выполняют действия, изначально свойственные человеку. Выходит, мир вступил в эпоху нейросетей, ведь о достижениях ChatGPT и Bing не слышал разве что ленивый.
Но пока чат-боты генерируют тексты и изображения, мало кто задумывается об их влиянии на окружающую среду, а оно, между тем, огромно, ведь для быстрого выполнения операций используются миллионы мощных компьютеров. По оценкам специалистов, уже сегодня на работу нейросетей уходит от 1% до 2% мирового потребления энергии, а вычислительные мощности удваиваются каждые четыре месяца. Так чем же это грозит?

Развитие искусственного интеллекта может оказать колоссальное воздействие на окружающую среду. Так, количество выбросов, необходимое для обучения ИИ моделей, эквивалентно выбросам бензиновых автомобилей за весь срок их эксплуатации

Человеческий разум vs искусственный интеллект

ChatGPT от OpenAI, Bard от Google и Sydney от Microsoft – настоящее чудо машинного обучения. Эти системы принимают огромные объемы данных, ищут в них закономерности и генерируют статистически вероятные результаты, все больше напоминая поведение человека. Наш разум, однако, не подобен ни ChatGPT, ни другим аналогичным системам – их статистический механизм для обработки и сопоставления данных не сравним с возможностями головного мозга.
Более того, современные модели не могут отличить возможное от невозможного и не всегда выдают правильные ответы: чаще всего нейросети сообщают о корреляции между набором полученных данных и не учитывают причинно-следственные связи. Лингвист и философ Ноам Хомски и вовсе считает, что ответы ИИ – «не более чем вероятность, меняющаяся со временем». Человеческий разум, напротив, является эффективной системой, которая оперирует небольшими объемами информации и выдает развернутые объяснения. И хотя все мы время от времени ошибаемся и склонны к когнитивным искажениям (ошибкам мышления), именно ошибки и их исправление делают наше мышление уникальным. Вот почему ответы чат-ботов поверхностны и, как пишет Хомски в своем эссе для New York Times, скорее всего таковыми останутся.

Энергопотребление компьютерной индустрии

Чат-боты работают благодаря миллионам мощных компьютеров, размещенных в центрах обработки данных. По оценкам специалистов, энергопотребление таких центров составляет от 1% до 2% от общемирового показателя и цифры продолжат расти. Так, любой генеративный искусственный интеллект (ИИ), подобный ChatGPT, требует огромных вычислительных мощностей.
По мере того как крупные технологические компании (Microsoft и Google) интегрируют чат-ботов в поисковые системы, текстовые редакторы и электронную почту, наше взаимодействие с программами кардинально изменив меняется. До сих пор мы вводили ряд команд для выполнения определенных задач, но теперь буквально «разговариваем с машиной», делегируя ей задачи, которые раньше выполняли самостоятельно.
ИИ, хотя таковым не кажется, физически формирует мир, – считает директор Института AI Now Institute Кейт Кроуфорд из Microsoft Research.



По мере превращения чат-ботов в инструмент ежедневного пользования, спрос на ИИ-системы возрастает, а вместе с ним и энергопотребление. Но какое влияние эти изменения могут оказать на окружающую среду? Точного ответа на этот вопрос не знает никто, однако «глобальные затраты» постоянно растут.

Влияние нейросетей на окружающую среду

Как ранее посчитали специалисты, на долю технологического сектора в 2040 году будет приходиться 14% мировых выбросов в атмосферу. Однако по другим прогнозам рост энергопотребления IT отраслью возрастет в 15 раз уже к 2030 году. Эти оценки, вероятно, не оправдаются, так как появились задолго до релиза ChatGPT.

По данным проекта Our World in Data, в 2022 году на глобальную авиацию приходилось 1,9% выбросов парниковых газов, 2,5% выбросов CO2 и 3,5% радиационного воздействия. Углеродный след компьютерной индустрии уже достиг авиационных показателей. Сегодня Google и Microsoft насчитывают сотни миллионов пользователей. Представьте, что произойдет, если все они начнут пользоваться чат-ботами. Мартин Бушар, соучредитель центров обработки данных Qscale, считает, что для каждого поискового запроса потребуется как минимум в четыре-пять раз больше вычислительных мощностей чем сегодня.
Сами корпорации делиться прогнозами не торопятся, а их политика в отношении климата, вероятно, будет направлена на защиту окружающей среды (например, с помощью посадки деревьев), – рассказывает Бушар.
Проблема заключается в том, что современные ИИ производят больше выбросов, чем обычные поисковые системы. Все из-за сложной архитектуры нейронных сетей, созданных по аналогии с человеческим мозгом – существуют миллионы параметров, которым необходимо обучить нейросеть. А для этого, разумеется, требуется много энергии.

Климат и искусственный интеллект

Как пишет обозреватель El País Мануэль Паскуаль, обучение модели обработке естественного языка эквивалентно количеству выбросов от пяти бензиновых автомобилей за весь срок их эксплуатации, включая производственный процесс, или 125 рейсам туда и обратно между Пекином и Нью-Йорком.
Результаты исследования 2021 года, опубликованные в журнале Nature, показали, что потребление водных ресурсов для охлаждения систем корпорации Google составило 15,8 миллиарда литров за год, а Microsoft – 3,6 миллиарда литров соответственно. При этом использование редких металлов для изготовления электронных компонентов делают ИИ эффективнее.



Потребление электроэнергии в январе 2023 года компанией OpenAI, разработавшей ChatGPT, эквивалентно годовому потреблению 175 000 датских семей

По данным OpenAI, обучение модели GPT3, на которой основан ChatGPT, обходится в 500 тонн углерода, что эквивалентно полету на Луну на машине туда и обратно. Цифры относительно небольшие, однако модели регулярно переучивают и создают новые.
Отметим также, что в отличие от большинства крупных технологических компаний, OpenAI предоставляют данные о потреблении электроэнергии. Так, обслуживание чат-бота за первый месяц 2023 года эквивалентно годовому потреблению 175 000 датских семей.

Выбросы углекислого газа от использования ИИ-систем можно разделить на три фактора: мощность используемого оборудования, его углеродоемкость и энергия, используемая в течение всего времени обучения модели, – пишет профессор Института искусственного интеллекта Квебека (MILA) Алекс Эрнандес



Для обучения ИИ моделей большинство центров обработки данных используют передовые процессоры, а необходимые вычислительные мощности удваиваются каждые три-четыре месяца. Еще в 2018 году результаты внутреннего исследования OpenAI показали, что умным системам необходимо гораздо больше энергии и к этому моменту необходимо подготовиться.

Кризис-2023

В конце марта СМИ сообщили об открытом письме, которое подписали 1800 технических специалистов, включая Илона Маска и Стива Возника с требованием приостановить обучение ИИ, более мощных чем GPT-4, хотя бы на полгода. Инженеры из Amazon, DeepMind, Google, Meta и Microsoft также оказали свою поддержку. По мнению подписантов, на данном этапе нейросети не поддаются контролю даже своих создателей, а потому регулированием ИИ должны заниматься в том числе в правительстве.
Такие системы искусственного интеллекта с “человеческим конкурентным интеллектом” представляют собой серьезные риски для человечества. Лаборатории искусственного интеллекта и независимые эксперты должны использовать эту паузу для совместной разработки и внедрения набора общих протоколов безопасности для проектирования и разработки передового искусственного интеллекта, которые проходят строгий аудит и контролируются независимыми внешними экспертами, – говорится в письме.
Письмо, однако, вызвало возмущение после того, как упомянутые в нем исследователи, осудили использование их работы, а некоторые подписи и вовсе оказались поддельными. Более того, в письме рассматривается множество сомнительных идей как данность, утверждая приоритеты и повествование об ИИ. Многие специалисты, все же, убеждены, что современное использование систем искусственного интеллекта может повлиять на принятие решений в отношении изменения климата, ядерной войны и других экзистенциальных угроз.

И это только вершина айсберга. Как показало ранее опубликованное исследование инвестиционного банка Goldman Sachs, в ближайшем будущем около 300 млн человек могут потерять работу из-за ИИ. В то же самое время климатическая ситуация в мире, по мнению Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), стремительно ухудшается. «Климатическая бомба замделенного действия вот-вот взорвется», – пишут авторы шестого доклада МГЭИК. При этом действия мировых лидеров по сокращению выбросов парниковых газов недостаточны, а изменение климата уже оказывает воздействие на жизнь и благополучие человека: за последнее десятилетие смертность от наводнений, засух и штормов выросла в 15 раз.
Влияние человека согрело атмосферу, океан и сушу, поставив под угрозу жизнь и благополучие не менее 3,6 миллиардов жителей Земли. На сегодняшний день температура на планете превысила доиндустриальный уровень на 1,1°C. И хотя десятая часть градуса может показаться незначительной, это изменение имеет огромное значение для планеты, – пишут авторы доклада.
Объединив все имеющиеся данные, можно получить удручающую картину: масштабы добычи и сжигания ископаемого топлива не меняются, а дальнейшее развитие ИИ увеличит количество выбросов. Более того, если умные компьютерные системы оставят без работы сотни миллионов человек, экономическая ситуация (которая уже нестабильна), может обернуться очередной Великой депрессией в масштабах планеты.

Технологии и климат в XXI веке

По мере роста температур погодные явления будут становится все более экстремальными, а «точка невозврата», обозначенная в Парижском соглашении, вскоре может быть пройдена. Напомним, что договор, подписанный мировыми лидерами в 2015 году, направлен на ограничение «повышения средней глобальной температуры выше 2°C по сравнению с доиндустриальными показателями». Особое внимание МГЭИК обращает на меры по смягчению последствий изменения климата, подчеркивая обмен опытом и технологиями.
Текущее десятилетие является решающим для человечества – в изменениях нуждаются крупнейшие отрасли промышленности, включая энергетику и производство продуктов питания. Как говорил в одном из своих выступлений американский комик Джош Карли, в конечном итоге с планетой все будет в порядке, но людям – конец. Увы, но бездействие в отношении борьбы с изменением климата превращает нас в персонажей научно-фантастического сериала «Экстраполяции», герои которого выживают в высоко-технологичном мире, охваченным наводнениями, оползнями и пожарами. И если мы продолжим в том же духе, создавая все более мощные ИИ и технологии, расплачиваться за них придется ценой собственной жизни и благополучия. Так стоит ли игра свечь, как считаете?