Sự phát triển của Trí tuệ Nhân tạo (AI) sẽ tạo ra gánh nặng môi trường lớn hơn trên hành tinh, theo các chuyên gia cho rằng đến lúc phải nghĩ về cơ sở vật lý vô hình của công nghệ của chúng ta.
Vào những năm 1930, Alan Turing đã đưa ra một mô hình đầu tiên cho tính toán. Được gọi là Máy Turing, nó bao gồm một hệ thống với một cái đầu đọc và ghi dữ liệu từng bit lên một cuộn băng vô hạn, và nó trở thành một ý tưởng cơ bản trong khoa học máy tính.
Họa sỹ công nghệ tập trung vào công nghệ và kỹ sư môi trường Tega Brain cho rằng ý tưởng về cuộn băng vô hạn vẫn được phản ánh trong cách xã hội nghĩ về tính toán.
"Cuộn băng vô hạn đại diện cho sức mạnh tính toán," Brain nói với Dezeen. "Ở đầu ngành, họ tạo ra khái niệm về tính toán không giới hạn, và đó là một điều tôi nghĩ là ngành này vẫn cố gắng đạt được."
"Nhưng cuộn băng cũng là giấy, vì vậy nó là vật chất và vì vậy nó có giới hạn. Cuộn băng vô hạn không bao giờ có thể thực hiện được."
Không giống với khái niệm ban đầu của Turing, mô hình vật lý Máy Turing này chỉ có một cuộn băng có giới hạn. Ảnh do Rocky Acosta chụp. Một cộng đồng ngày càng lớn của các nhà học thuật quan ngại về tác động môi trường của xu hướng hiện đại của chúng ta xem như sống riêng biệt với vật chất.
Hành động trực tuyến có một chi phí vật chất đáng kể. Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) được ước tính góp phần vào ít nhất 2 đến 4% tổng lượng khí thải nhà kính toàn cầu.
Hàng không, một ngành được quan tâm nhiều hơn, có ước tính góp phần vào 2% lượng khí thải nhà kính.
Phần lớn khí thải liên quan đến ICT dự kiến sẽ tăng lên, chủ yếu do sự phát triển vượt bậc của trí tuệ nhân tạo (AI) và lượng công suất tính toán mà nó yêu cầu để huấn luyện mô hình trên tập dữ liệu lớn.
Yêu cầu năng lượng gia tăng là một rào cản đối với mục tiêu năng lượng sạch.
Các chuyên gia thường đồng ý rằng nhu cầu năng lượng và lượng khí thải carbon liên quan đến AI không có sự báo động như là cho tiền điện tử và NFT.
Tuy nhiên, xu hướng phát triển của AI, với những mô hình phức tạp trở nên phổ biến hơn, có nghĩa là điều này có thể thay đổi.
"AI có thể mang theo một tầm nhìn công nghệ cao hứa hẹn của tương lai, nhưng dù AI sẽ sống ở đâu đi chăng nữa, nó sẽ trông rất màu be, trông bình thường, nó sẽ có một tác động lớn đến các lớp nước và yêu cầu một lượng điện năng lớn," cảnh báo Anne Pasek, một nhà nghiên cứu về công nghệ và khí hậu, người đã gần đây xuất bản một cuốn sách nhỏ gọi là Tranh Cãi với Trung tâm Dữ liệu.
Dấu chân carbon của công nghệ này chủ yếu đến từ việc sử dụng năng lượng của nhà ở vật lý của nó - các trung tâm dữ liệu chứa các đơn vị xử lý.
Có ít nhất 8.000 trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới, với kích thước từ các tòa nhà văn phòng nhỏ đến các cơ sở "trực cỡ" - chủ yếu do Amazon, Microsoft và Google sở hữu - là nguồn năng lực cho đám mây và có diện tích bằng sân bóng đá.
Các công ty như Google sử dụng trung tâm dữ liệu khổng lồ tiêu thụ lượng năng lượng lớn. Ảnh: Nhờ sự hỗ trợ của Google (cũng trên cùng)
Trên toàn thế giới, ước tính tổng lượng điện tiêu thụ của trung tâm dữ liệu toàn cầu là khoảng 240-340 terawatt giờ, chiếm khoảng từ 1 đến 1,3% nhu cầu năng lượng toàn cầu, không tính đến việc khai thác tiền điện tử.
Ở Ireland, trung tâm dữ liệu tiêu thụ khoảng 18% tổng lượng điện của quốc gia này, có nghĩa là 70 trung tâm dữ liệu tiêu thụ nhiều năng lượng hơn tổng lượng năng lượng của tất cả ngôi nhà đô thị kết hợp.
Các trung tâm dữ liệu đang trở nên hiệu quả hơn. Trong khi số lượng cơ sở đã tăng gấp đôi kể từ năm 2015 và khối lượng công việc của chúng đã tăng gấp ba lần, nhưng lượng năng lượng tiêu thụ của chúng chỉ tăng từ 20 đến 70%.
Nhưng Pasek nhấn mạnh rằng ngay cả "cơ sở công nghệ cao, tiên tiến và sinh thái siêu hiệu quả" mới cũng đại diện cho sự yêu cầu thêm vào lưới điện chung.
"Có thể nó sạch hơn so với trước, nhưng nếu tất cả chúng ta làm chỉ là cải tiến hiệu suất, thì thực sự chúng ta không thay đổi quỹ đạo tổng thể," cô nói.
"Chiến lược tốt nhất của chúng ta để giải quyết biến đổi khí hậu là điện hoá mọi thứ và làm cho điện sạch, nhưng sẽ rất khó khăn để đạt được mục tiêu đó nếu chúng ta không giảm nhu cầu đồng thời," Pasek tiếp tục.
Việc tính toán phần chi trả tiền điện của trí tuệ nhân tạo là khó khăn. Một nghiên cứu năm 2019 đã chỉ ra rằng đào tạo một mô hình học sâu duy nhất có thể sử dụng từ 27 đến 656,347 kilowatt giờ điện, sản sinh năm lượng khí thải carbon trong suốt một xe ô tô.
Điều này được coi là một ví dụ cực đoan, nhưng Brain lưu ý rằng "nguồn lực sẽ được sử dụng bởi những thứ như OpenAI, với việc đưa vào sử dụng chưa từng có, sẽ là số liệu kinh ngạc".
"Chúng ta phải luôn có điều đó rằng đó chỉ là một ước lượng trong bóng tối," Pasek nói. "Điều đó có nghĩa là câu hỏi thực sự không phải là 'hiện tại chúng ta đang làm gì', mà là, những kế hoạch, triển khai và mô hình kinh doanh trong tương lai đang được mơ ước là như thế nào?"
Đấu tranh cho nguồn cung nước khan hiếm
Các trung tâm dữ liệu cũng sử dụng lượng nước lớn cho hệ thống làm nguội giữa các tủ máy chủ của họ để tránh quá nhiệt.
Trong một nghiên cứu gây tranh cãi, các nhà nghiên cứu ước tính rằng mỗi cuộc trò chuyện ChatGPT từ 20 đến 50 câu hỏi, một chai nước 500 ml sẽ bị "uống" tại một trung tâm dữ liệu.
Nhưng trong khi lượng tiêu thụ nước của một quy trình cụ thể như sử dụng hoặc đào tạo AI khó có thể định lượng, số liệu về các trung tâm dữ liệu lại cụ thể hơn.
Sau nhiều năm giữ bí mật, Google đã bắt đầu công bố thống kê sử dụng của mình, báo cáo rằng các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu đã sử dụng 5,2 tỷ gallon nước vào năm 2022.
Trong tạp chí của mình, Pasek sử dụng trung tâm dữ liệu của Google tại The Dalles, Oregon như một nghiên cứu trường hợp, ghi nhận rằng 350 triệu gallon nước mà nó sử dụng chiếm gần một phần ba tổng lượng nước sử dụng cho cả thành phố có 16.000 dân số.
Một nghiên cứu gây tranh cãi đã cho rằng mỗi cuộc trò chuyện với ChatGPT sử dụng 500 ml nước. Ảnh bởi Charles Deluvio Số đó sẽ tăng lên với việc mở hai trung tâm dữ liệu khác ở đó, nhưng một số chuyên gia đã cảnh báo điều này có thể ảnh hưởng đến cá và động vật hoang dã trên lưu vực nguồn nước, cũng như những người sử dụng nước khác.
"Pasak cho biết: "Đây là một yêu cầu rất đáng kể đối với cơ sở hạ tầng địa phương". "Và điều đó cũng có nghĩa là mực nước dưới lòng đất của khu vực đang gặp áp lực. Nếu có nạn hạn, thì các trung tâm dữ liệu có thể cạnh tranh với nông nghiệp và việc sử dụng trong thành phố."
Ở một vài vùng trên thế giới, hạn hán đã đưa người dân địa phương vào xung đột với các trung tâm dữ liệu.
Vào năm nay tại thủ đô Uruguay Montevideo, người dân đang chịu đựng thiếu nước nghiêm trọng đến mức nước mặn đã được thêm vào nguồn cung cấp nước uống, đã biểu tình phản đối kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu Google tại đó.
Sau đợt nóng năm 2021 tại Hà Lan, các nông dân đã dẫn đầu một phong trào phản đối mà ngay cả đất nước cũng ban hành lệnh cấm xây dựng trung tâm mới trong chín tháng.
Công nghệ cần được kết nối với sự bùng nổ trong việc khai thác
Với AI, việc xây dựng thêm các trung tâm dữ liệu, cơ sở hạ tầng phần cứng và năng lượng cũng có chi phí về nguyên liệu thô chứa carbon từ bê tông, thép đến nhôm, nhựa, kính, silicone, đồng, vàng và khoáng sản quý hiếm.
Nhu cầu trên toàn cầu về lithium - một kim loại quan trọng cho pin - dự kiến sẽ tăng lên 1.1 triệu tấn theo đơn vị mét vào năm 2040, gấp hơn 10 lần so với hiện tại, và gần như tất cả sẽ được sử dụng cho các phương tiện điện hoặc lưu trữ năng lượng.
Vấn đề quan trọng là các kim loại và khoáng sản này phải được khai thác, và - đặc biệt là khi ngành công nghệ chậm chạp trong việc tái chế chất thải điện tử và tuần hoàn - điều này tạo ra gánh nặng về môi trường và xã hội mà các nước phương Tây giàu có đã gánh chịu chủ yếu bởi các nước Đông Nam Á.
Kiến trúc sư và nhà nghiên cứu Antonio del Giudice, người đã làm việc với cộng đồng bản địa tại Chile, nơi đất đai của họ đang được sử dụng cho việc khai thác đồng và lithium, cho biết châu Âu đã loại bỏ hoàn toàn các khu vực làm "khu vực hi sinh" cho việc khai thác.
Lithium được khai thác chủ yếu từ các mỏ ở khu vực Nam cực. Ảnh chụp bởi Bruna FiscukCó một số vấn đề với việc xử lý chất liệu này khi kết thúc vòng đời.
Trong khi một số nhà lãnh đạo trong ngành công nghệ, bao gồm Google, đang tiến bộ, hầu hết các bộ phận không còn sử dụng từ các trung tâm dữ liệu vẫn kết thúc ở các bãi chôn lấp với rác điện tử được ước tính chiếm khoảng 70% ô nhiễm độc hại trên bề mặt của thế giới.
Hầu hết các bộ phận từ các trung tâm dữ liệu đã bị tiêu hủy kết thúc ở những nơi như "nơi đổ rác điện tử" Agbogbloshie ở Ghana, với rác điện tử được ước tính là chiếm khoảng 70% ô nhiễm độc hại trên bề mặt của thế giới.
Ngược lại, có ít nhất một lĩnh vực trong cơ sở hạ tầng Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) là tương đối không gây vấn đề: cáp ngầm kết nối các trung tâm dữ liệu và truyền thông tin với tốc độ nhanh trên toàn cầu qua sợi quang. Chúng chủ yếu được làm từ sợi thủy tinh, thép và đồng.
Liệu kiến trúc sư thực sự sẽ mất việc vì AI?
Từ nghiên cứu Nicole Starosielski — người đã viết cuốn sách về chủ đề này — cho biết các cáp này sử dụng lượng điện tương đối nhỏ, tạo ra ít lượng khí thải carbon và có tác động không đáng kể đến môi trường biển.
Cô ấy thậm chí muốn có nhiều cáp hơn được đặt để cung cấp khả năng dự phòng tốt hơn cho các quốc gia hẻo lánh và để kết nối nhiều nơi trên thế giới với các trung tâm dữ liệu ở vị trí có tác động môi trường thấp nhất.
"[Cáp] có kích thước như ống nước vườn, giữ vị trí trong 25 năm và chủ yếu không ảnh hưởng," Starosielski nói. "Tôi đề nghị đặt nhiều cáp hơn, đặc biệt là để kết nối với các trung tâm dữ liệu ở các trung tâm năng lượng xanh.
Suy nghĩ lại về công nghệ và việc sử dụng vật liệu
Một số nhà nghiên cứu trí tuệ nhân tạo (AI) cho rằng nó hứa hẹn mang lại lợi ích môi trường lớn, từ việc tìm kiếm hiệu quả cho đến việc đột phá lớn về năng lượng tái tạo qua phản ứng hạt nhân.
Nhưng người khác lại kêu gọi việc bền vững cần nhận được sự nổi bật hơn trong các hướng dẫn đạo đức cho AI. Charlotte Freitag, Mike Berners-Lee và các tác giả cùng tác phẩm về khí thải trong lĩnh vực CNTT cho biết hiện tại, bền vững là một trong những vấn đề ít được đại diện nhất trong các bài tập này, nhưng việc bao gồm nó có thể giúp thay đổi hệ tư duy.
Trong khi đó, Brain nhận thấy vai trò tiềm năng của nhà thiết kế phía tài liệu, người có thể giới thiệu tính minh bạch về việc sử dụng vật liệu vào các giao diện để khuyến khích mọi người nhìn nhận thế giới kỹ thuật số như là một phần không thể tách rời khỏi tài nguyên của hành tinh.
Brain ủng hộ việc thiết kế trong giới hạn của hành tinh, và tác phẩm nghệ thuật của chính cô, Solar Protocol, là một lời khiêu khích để suy nghĩ về mạng internet có thể trông như thế nào nếu chúng ta chấp nhận tính không ổn định của năng lượng mặt trời.
"Bản chất của việc thiết kế giao diện là làm cho nội dung của chúng trở nên như thể một cách ma thuật," cô nói. "Không có sự tiết lộ về tài nguyên hay ngữ cảnh mà hệ thống hoạt động trong đó. Thiết kế trơn tru, mượt mà nhằm mục đích làm cho nó trở nên không rõ ràng."
Minh họa bởi Selina YauAItopia
Bài viết này là phần của loạt bài AItopia của Dezeen, khám phá tác động của trí tuệ nhân tạo (AI) đối với thiết kế, kiến trúc và nhân loại, cả lúc này và trong tương lai.
Dezeen Sâu Sắc
Nếu bạn thích đọc các cuộc phỏng vấn, ý kiến và bài viết của Dezeen, đăng ký nhận bản tin Dezeen Sâu Sắc. Gửi vào cuối tháng hàng tháng, bản tin này cung cấp một nơi duy nhất để đọc về câu chuyện thiết kế và kiến trúc đằng sau các tiêu đề.
