Miliony tun elektronického odpadu? To je stinná stránka umělé inteligence

Různé aplikace tzv. generativní umělé inteligence by mohly do začátku příštího desetiletí vytvořit téměř 1000krát více elektronického odpadu než dnes, zjistila globální analýza zveřejněná 28. října v časopise Nature Computational Science.

To by co do celkové hmotnosti odpovídalo situaci, kdy by každý člověk na světě (při odhadované celosvětové populaci v roce 2030 cca 8,5 miliardy lidí) vyhodil do odpadu téměř dva iPhony.

Elektronický odpad, spojený s vyřazováním „vysloužilých“ výrobků na bázi hardwaru a čipové technologie, však obecně obsahuje toxické kovy včetně olova, rtuti, kadmia a chromu, které jsou nebezpečné pro zdraví a životní prostředí, a také drahé kovy, jako je zlato, stříbro, palladium a platina, případně kovy vzácných zemin, které by mohly a také měly být potenciálně recyklovány.

„Naše zjištění naznačují, že tento tok elektronického odpadu by se mohl zvýšit a potenciálně dosáhnout celkové akumulace 1,2 až 5 milionů tun za období mezi lety 2020 až 2030,“ uvedli vědci z Čínské akademie věd a Reichmanovy univerzity v Izraeli ve zmíněném článku.

„Toto číslo se ale může ještě dále zvýšit, např. v případě geopolitických omezení dovozu výrobků z polovodičů nebo kvůli rychlé obměně serverů motivované úsporami provozních nákladů,“ pokračovali.

V březnu 2024 generální ředitel americké společnosti Nvidia, která dominuje trhu s čipy pro umělou inteligenci, uvedl, že hmotnosti AI platforem na bázi grafických procesorů (GPU) této společnosti vzrostly za dva roky více než 40krát.

„Před dvěma lety (u systémů složených z 35 000 dílů) to bylo např. 32 kg. Naše dnešní AI systémy ale mají i 600 000 součástek a hmotnost 1360 kg. To je zhruba hmotnost Ferrari ve verzi postavené z uhlíkových vláken,“ řekl generální ředitel Jensen Huang o těchto specializovaných systémech, které jsou zásadní pro umělou inteligenci a které dokážou rychle a efektivně provádět složité výpočty. Jsou to vlastně jakési „malé“ superpočítače.

V článku také výzkumníci zmínili, že vysoká hmotnost nejnovější AI platformy firmy Nvidia navržené pro běh velkých jazykových modelů, učení a zpracování dat ukazuje, že generativní umělá inteligence je „značně materiálově náročným sektorem“.

„Tento rychlý růst hmotnosti hardwarových instalací, poháněný rychlým pokrokem v čipové technologii, může mít za následek podstatný nárůst elektronického odpadu a jeho dopadů na životní prostředí a zdraví v konečné fázi hardwarového životního cyklu,“ uvedli.

Zjistili, že celosvětově by více než polovina celkového toku příslušného AI odpadu byla lokalizována v Severní Americe – tedy ve Spojených státech a Kanadě – asi 58 procent, vzhledem k tomu, že tam existují velké shluky datových center, ve kterých běží AI aplikace. Čtvrtina toku odpadu by se nacházela ve východní Asii, zejména v Číně, Jižní Koreji a Japonsku, a 14 procent toku AI odpadu by bylo produkováno v rámci Evropské unie a Británie.

Americká omezení prodeje pokročilých GPU do Číny a jiné technické překážky by také mohly poškodit životní prostředí, protože datová centra v Číně „jsou nyní nucena používat zastaralé serverové modely“, uvedli odborníci působící v Číně a Izraeli.

„To může mít za následek ztrátu výpočetní efektivity v zemích, které nemají přístup k takovým čipům jako USA, což se projeví vyšší objemovou poptávkou po fyzických serverech.“

Vědci také porovnali pokročilý čip H100 od Nvidie, který americké regulační orgány zakázaly prodávat čínským zákazníkům kvůli obavám o národní bezpečnost, s jeho upravenou exportní verzí H800, která má asi dvakrát sníženou přenosovou efektivitu.

„Naše analýza naznačuje, že roční zpoždění při získávání nejnovějších čipů by mohlo vést ke 14procentnímu nárůstu elektronického odpadu po ukončení služby hardwaru, v celkové výši 5,7 milionu tun od roku 2023 do roku 2030, což je více než celosvětové množství drobného odpadu pocházejícího z oblasti informačních a komunikačních technologií v roce 2022,“ tvrdí výzkumníci.

V roce 2022 bylo celosvětově oficiálně vyprodukováno rekordních 62 milionů tun elektronického odpadu jako takového. Pouze 22,3 procenta z toho bylo řádně sesbíráno a recyklováno – podle globální zprávy OSN. Kvůli obrovskému růstu globální produkce elektronického odpadu by však mohla v roce 2030 klesnout míra sběru a recyklace až na 20 procent.

Mnoho lidí v rozvojových zemích však podle OSN také recykluje elektronický odpad neoficiálně a bez splnění zákonných standardů. Při těchto metodách se často uvolňují škodlivé látky, jako jsou kyseliny, dioxiny a furany. Tyto svépomocné metody nejsou efektivní, vedou k plýtvání zdrojů a vysokému znečištění životního prostředí. Také představují zdravotní rizika pro pracovníky i místní komunity.

Aby se snížila produkce elektronického odpadu, navrhl výzkumný tým strategii oběhového hospodářství (v rámci celého produkčního řetězce), která by mohla snížit jeho objem odhadem o 16 až 86 procent na celém světě.

Tato strategie zahrnuje i prodloužení životnosti hardwaru souvisejícího s umělou inteligencí, opětovné použití zastaralých prvků, jako jsou GPU, CPU a baterie, to vše v aplikacích nižší třídy. Nadějí je také vývoj efektivnějších výpočetních algoritmů a tedy i (softwarové) zvýšení výpočetní efektivity čipů.

Hlavní autor studie Wang Peng, který zkoumá oběh a udržitelnost využití materiálů v Institutu městského prostředí Čínské akademie věd v Sia-menu, řekl, že i kdyby strategii přijaly všechny země vyvíjející umělou inteligenci, mohly by mít různé oblasti zájmu v závislosti na dosaženém stupni pokroku v této technologii.

„Například USA by se měly zaměřit na zodpovědnost při výrobě hardwaru a vývoji algoritmů, protože jsou v čele vývoje umělé inteligence. Globální průmysl umělé inteligence by mohl být udržitelnější, pokud by byly jeho zdroje lépe spravovány,“ prohlásil.

„Pokud jde o Čínu, důraz by zde měl být kladen na posílení regulace procesů provozu a likvidace hardwaru. AI hardware se vyrábí ve velkém množství, načež následují jeho časté aktualizace, odstraňování a nahrazování. A všechny tyto činnosti související nakonec s nakládáním s odpady by se měly zpřísnit,“ uzavřel.