Tekoäly uhkaa nostaa internetin päästöt kriittiseen pisteeseen – Ovatko chattibotit tulevaisuuden hiilipommi?

Alkuperäisen englanninkieliset The Atlanticin jutun voit lukea täältä.

Facebookin alkuaikoina sivusto sai virtansa pääasiassa yhdestä ainoasta rakennuksesta Prinevillessa, Oregonin osavaltiossa. Kyseisen datakeskuksen sisällä seisoi rivikaupalla jääkaapin kokoisia palvelinkaappeja, joissa oli riveittäin piisiruja, ja se kulutti valtavasti sähköä, enemmän kuin yli 6 000 amerikkalaista kotitaloutta vuodessa. Eräänä päivänä kesällä 2011, kuten The Register -uutissivusto kertoo, eräs Facebookin johtajista sai huolestuttavan puhelun: ”Datakeskuksessa on pilvi... siis sen sisällä.” Laitevian seurauksena rakennus oli muuttunut niin kuumaksi ja kosteaksi kaiken sen sisällä virtaavan sähkön vuoksi, että oikea sade, oikeasta pilvestä, oli päässyt hetkeksi kastelemaan digitaalista pilveä.

Nykyään Facebookilla, tai pikemminkin Metalla, on reilusti yli kymmenen datakeskusta, joista jokainen on huomattavasti suurempi ja tehokkaampi kuin Prinevillen keskus aikoinaan. Datakeskuksista on tullut internetin selkäranka, ja ne pyörittävät Amazonin tarjouskampanjoita, TikTok-videoita, Googlen hakutuloksia ja lähestulkoon kaikkea muutakin verkossa. Tuhannet vastaavanlaiset rakennukset ympäri maailmaa kuluttavat järkyttävän paljon sähköä – määrä vastaa koko Englannin sähkönkulutusta. Tämä sähkö on tuotettu osittain, ellei jopa enimmäkseen, fossiilisilla polttoaineilla. Vaikka internet muodostaa vain murto-osan koko maailman päästöistä, korkeintaan neljä prosenttia, sen jalanjälki on kasvanut tasaisesti, kun yhä useammat ihmiset ovat yhteydessä verkkoon ja kun verkko itsessään on muuttunut yhä monimutkaisemmaksi: suoratoisto, sosiaalisen median syötteet, kohdennetut mainokset ja niin edelleen.

Kaikki tämä tapahtui jo ennen generatiivisen tekoälyn buumia. Verrattuna moniin muihin verkossa käyttämiimme asioihin, ChatGPT ja sen sukulaiset ovat sähkönkulutuksen näkökulmasta täysin poikkeuksellisia. Tekoälyn vaarana on se, että jokainen haku, sivun vieritys, klikkaus ja osto vaatii aina vain vähän enemmän energiaa Piilaakson yrittäessä tunkea uutta teknologia pikavauhtia kaikkiin hakukoneisiin, kuvankäsittelyohjelmiin, verkkokauppaan sekä talous-, kirjoitus- ja asiakaspalvelutyökaluihin ja lähes kaikkiin muihinkin digitaalisiin rakoihin. Koska internetin käyttäjiä on lähes viisi miljardia, ilmastoseuraukset voivat olla massiiviset. ”Lähitulevaisuudessa, ainakin seuraavan viiden vuoden aikana, tulemme näkemään suurta kasvua tekoälyn hiilijalanjäljessä”, toteaa Shaolei Ren, tietotekniikan asiantuntija Kalifornian yliopiston Riversiden kampukselta. Kaikki ne 13 asiantuntijaa, joiden kanssa puhuin aiheesta, eivät pitäneet tekoälyä merkittävänä ongelmana planeetalle, mutta pienikin nousu päästöissä voi olla tuhoisa. Olemme vihdoin onnistuneet hillitsemään monia suurimmista päästölähteistä hallitusten ryhdyttyä ankariin toimenpiteisiin fossiilisia polttoaineita vastaan, mutta internet on etenemässä väärään suuntaan. Nyt tekoäly uhkaa nostaa internetin päästöt kriittiseen pisteeseen.

Tätä pistettä ei ole aivan vielä saavutettu, ainakaan tietääksemme. Tiedämme hyvin vähän siitä, kuinka paljon hiilidioksidipäästöjä suositut mallit, kuten ChatGPT, tuottavat (OpenAI:n tiedottaja kieltäytyi antamasta lausuntoa tätä juttua varten). Tekoälyn päästöjä on vaikea laskea, koska ne ovat riippuvaisia kunkin datakeskuksen laskentatehosta, sen vaatimasta sähkön määrästä ja siitä, miten tuo sähkö on tuotettu. Jotkin merkit viittaavat siihen, että sähkönkulutus on jo lähtenyt nousuun tekoälybuumin myötä. Vedenkulutus antaa jonkinlaista osviittaa sähköntarpeesta, koska datakeskukset käyttävät vettä jäähdytykseen, ja niiden vedenkulutus kasvaa vauhdilla ympäri maailmaa. Vedenkulutus Googlen toimipaikoissa kasvoi noin 20 prosentilla vuonna 2022, sanoo Ren, ja tuo kasvu johtuu osittain tekoälyyn tehdyistä investoinneista, jotka tulevat nousemaan yhä vain suuremmiksi.

Generatiivinen tekoäly tuottaa päästöjä kolmella eri tavalla. Ensinnäkin hiiltä poltetaan, jotta voidaan rakentaa tietokonesiruja ja datakeskuksia tekoälyä varten. Lisäksi suuren kieli- tai muun tekoälymallin opettaminen vaatii energiaa. Esimerkiksi ChatGPT:n kaltaisen järjestelmän opettaminen voi tuottaa saman verran hiilidioksidipäästöjä kuin useat, jopa useat kymmenet amerikkalaiskodit vuodessa, toteaa Allen Institute for AI -tutkimuslaitoksen tutkija Jesse Dodge. Kolmanneksi chattibotti tai muu lopputuote vaatii sähköä aina, kun sitä käytetään. Hugging Face -yrityksen kielimalli tuotti noin 19 kilogrammaa hiiltä päivässä 18 päivän ajan, jolloin sille esitettiin 558 pyyntöä tunnissa. Päästöt vastaavat noin 1 400 kilometrin automatkaa.

Tämä ei ehkä kuulosta kovin pahalta, mutta nämä luvut voivat paisua nopeasti, kun generatiiviseen tekoälyyn syydetään miljardeja dollareita. Ohjelmista tulee yhä suurempia ja monimutkaisempia, kun opettamiseen käytettävät tietojoukot kasvavat räjähdysmäisesti ja mallien koko kaksinkertaistuu niinkin usein kuin kolmen kuukauden välein. Uusia malleja julkaistaan jatkuvasti, ja vanhoja koulutetaan ahkerasti uudelleen. Vaikka yksittäinen chattibottiviesti käyttää vain hitusen energiaa, ”haluamme chattailla kaiken mahdollisen kanssa, joten yksikkökustannukset nouseva todella suuriksi”, sanoo Sasha Luccioni, Hugging Facen tutkija, joka tutkii tekoälyä ja kestävyyttä. Generatiivisen tekoälyn vallatessa yhä enemmän alaa verkossa bottien leviäminen voi aiheuttaa jopa kolme viidesosaa kyseisen teknologian päästöistä, tai jopa huomattavasti enemmän.

Otetaan esimerkiksi Googlen hakukone, johon ollaan jo liittämässä chattibottitoimintoa. Google saa keskimäärin 150 miljoonaa hakukyselyä tunnissa, ja jokainen tekoäly siivittämä hakutulos saattaa vaatia 5–10 kertaa enemmän laskentatehoa kuin perinteinen tulos, huomauttaa Karin Verspoor, Australian RMIT-yliopiston tietojenkäsittelyteknologioiden korkeakoulun dekaani. Datakeskusten energiankulutus kasvaa jo nyt tekoälyn vuoksi, ja McKinsey ennustaa, että niiden sähkönkulutus yli kaksinkertaistuu vuoteen 2030 mennessä. Emme voi varmuudella tietää, kuinka paljon päästöt vielä nousevat, mutta ”tosiasia on se, että maailmassa on enemmän ihmisiä, jotka tekevät yhä monimutkaisempia asioita internetissä, ja se aiheuttaa merkittävän kasvun energian kokonaiskulutuksessa”, sanoo Vijay Gadepally, tietotekniikan asiantuntija MIT:n Lincoln Laboratory -tutkimuskeskuksesta.

Se, muodostuuko chattiboteista eräänlainen hiilipommi, ei ole lainkaan varmaa. Jopa ilman generatiivista tekoälyä maailmanlaajuinen verkkoliikenne on kasvanut 25-kertaiseksi vuodesta 2010, mutta sähkönkulutus on noussut hitaammin johtuen datakeskusten, tietokonesirujen ja ohjelmistojen tehostumisesta. Datakeskuksilta vaaditaan yhä enemmän, mutta ”laskentatehon tuottamisen tehokkuus nousee myös melko nopeasti”, huomauttaa Jonathan Koomey, Stanfordin yliopiston entinen tutkija ja ympäristön ja digitaalisen teknologian asiantuntija. Google on laajentanut koneoppimiseen keskittyvää tutkimustoimintaansa viime vuosina, mutta sen sähkönkulutus ei ole ylittänyt muun yhtiön kulutusta, sanoo David Patterson, tietojenkäsittelytieteen emeritusprofessori Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampukselta. Tehokkuuden parantaminen on toisinaan yksinkertaisesti taloudellisesti välttämätöntä tuottavuuden kannalta. OpenAI:n toimitusjohtaja Sam Altman on kuvaillut ChatGPT:n laskentakustannuksia ”silmiä kirveleviksi”. Tätä menoa tekoäly saattaa polttaa itsensä loppuun jo ennen kuin se polttaa koko planeetan.

Toisin sanoen vaikka generatiivinen tekoäly vaatiikin enemmän laskentatehoa, se ei välttämättä lisää vastaavasti sähköntarvetta. Nouseva sähkönkulutus ei myöskään välttämättä aiheuta lisää päästöjä maailman siirtyessä uusiutuvaan energiaan, sanoo Mark Dyson, joka toimii hiilivapaaseen sähköön keskittyvän ohjelman toimitusjohtajana RMI-ajatushautomossa. Metan, Googlen ja Microsoftin tiedottajat huomauttavat, että yhtiöt panostavat uusiutuvaan energiaan ja vähentävät sähkön ja veden käyttöä datakeskuksissaan osana kunnianhimoisia päästövähennystavoitteitaan. Mutta näihin parannuksiin voi mennä vuosia, ja generatiivisen tekoälyn buumi on jo alkanut. Tekoälyä pyörittävien datakeskusten jatkuva, suuri energiantarve voi johtaa siihen, että ne haluavat turvautua jatkossakin joihinkin, elleivät useampiin, fossiilisiin polttoainelähteisiin, sanoo Luccioni. Hiiltä tai maakaasua on helppo polttaa tarvittaessa lisää, mutta tuulta ei saa puhaltamaan kovempaa.

Vaikka tehokkuutta parannettaisiin jatkossa – sekä laitteistojen että ohjelmistojen ja sähköverkon osalta – se ei ehkä täysin pysty kumoamaan tekoälyn kasvavan laskennallisen tehon vaikutuksia, sanoo Luccioni, viitaten ilmiöön, jota toisinaan kutsutaan rebound-ilmiöksi. Kun teknologiasta tulee yhä tehokkaampaa, lisäresurssit ruokkivat kysyntää entisestään. Tehokkaampi hiilenpoltto 1800-luvulla kiihdytti teollistumista, mikä johti siihen, että yhä useampi tehdas alkoi käyttää hiilivoimaa. Leveämmät maantiet eivät vähennä ruuhkia vaan saavat yhä useammat ihmiset ajamaan autoa, jolloin liikenteen määrä lisääntyy entisestään. Vähemmän sähköä käyttävät datakeskukset ja tekoälysovellukset saattavat vain antaa teknologiayrityksille mahdollisuuden tunkea generatiivista tekoälyä yhä useampaan verkkosivustoon ja ohjelmistoon. Piilaakson liiketoimintamallihan perustuu pohjimmiltaan siihen, että ihmiset viettävät mahdollisimman paljon aikaa verkkosivuilla ja sovelluksissa. Chattibotti, joka tuottaa vähemmän hiilidioksidipäästöjä viestiä kohden, lisäisi joka tapauksessa päästöjä moninkertaisesti, koska viestien määrä lisääntyisi eksponentiaalisesti.

Generatiivisen tekoälyn hiilijalanjäljen ei tarvitse kasvaa eksponentiaalisesti ollakseen uhka planeetalle. Kunnianhimoisten ilmastotavoitteiden saavuttaminen edellyttää päästöjen vähentämistä kaikilla aloilla, ja tekoäly vaikeuttaa internetin osuuden vakauttamista, pienentämisestä puhumattakaan. Vaikka internetin ilmakehään pumppaamat hiilitonnit eivät muuttuisi miksikään vuosikymmeniin – mikä on optimistinen, mutta epätodennäköinen skenaario – ja kaikki muu maailmassa vähentäisi päästöjään niin, että lämpeneminen saataisiin pysähtymään 1,5 celsiusasteeseen Pariisin ilmastosopimuksen mukaisesti, se ei silti olisi ”läheskään tarpeeksi” tavoitteen saavuttamiseksi, kuten eräässä Patterns-aikakausjulkaisussa olevassa mielipidekirjoituksessa vuodelta 2020 todetaan. Samalla kun tekoäly ja muut digitaaliset työkalut auttavat muita aloja muuttumaan vihreämmiksi esimerkiksi parantamalla sähköverkon tehokkuutta, edistämällä uusiutuvan energian käyttöä ja optimoimalla lentoreittejä, internetin päästöt saattavat vain jatkaa nousuaan. ”Jos käytämme tekoälyä ja mainostamme sitä ympäristöystävällisenä ratkaisuna, lisäämme samalla tekoälyn käyttöä kaikilla aloilla”, huomauttaa Gabrielle Samuel, ympäristöoikeuden ja -terveyden lehtori King's College London -yliopistosta.

Kenties kaikkein huolestuttavin piirre tekoälyn hiilijalanjäljessä on se, että koska internetit päästöt ovat aina olleet suhteellisen pienet, tuskin kukaan on varautunut tekemään niille mitään. Inflation Reduction Act, historiallinen ilmastolaki, jonka Yhdysvaltain kongressi hyväksyi viime vuonna, ei mainitse internetiä lainkaan, aktivistit eivät kytke itseään ketjuilla kiinni datakeskuksiin, emmekä me opeta lapsiamme rajoittamaan hakukyselyitään tai keskustelujaan chattibotin kanssa tulevien sukupolvien vuoksi. Koska aiheesta on tehty niin vähän tutkimusta ja siihen on kiinnitetty niin vähän huomiota, emme voi tietää, onko tällaiselle toiminnalle edes tarvetta. Parhaassa tapauksessa tekoälyyn, samoin kuin hiilivoimaloihin ja polttomoottoriautoihin, kohdistuisi taloudellisia ja lainsäädännöllisiä paineita pyrkiä kohti päästöttömyyttä. Aivan kuten Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto asettaa päästövaatimuksia uusille ajoneuvoille, hallitus voisi myös laatia luokituksia tai asettaa standardeja tekoälymallien tehokkuudelle ja uusiutuvien energianlähteiden käytölle alalla, sanoo Luccioni. Jos käyttäjä pyytää Googlea kertomaan, onko kuvassa kissa vai koira, vähemmän energiaa kuluttava malli, jonka tarkkuus on 96 prosenttia 98 prosentin sijaan, voisi riittää, kuten insinööri Devesh Tiwari Northeastern-yliopistosta on osoittanut. Ja tarvitseeko maailma todella tekoälyn avulla pantua olutta?

Internet saattaa vaikuttaa olevan täysin erillään tosimaailmasta: se on digitaalinen ja virtuaalinen, kaksiulotteinen paikka, joka sijaitsee kyberavaruudessa aineellisen tilan sijaan. Chattibottia ei ole näkyvästi kytketty piippuun, joka tupruttaa ilmaan harmaata savua, eikä sillä ole pakoputkea, josta pukkaa kitkerää bensan katkua. Mutta datakeskukset ja tietokonesirut, joihin se on yhteydessä, sekä niiden tuottama sähkö ja hiili, ovat osa meidän maailmaamme – ja meidän ongelmamme.

©2023 The Atlantic Monthly Group. Kaikki oikeudet pidätetään. Jakelu: Tribune Content Agency, LLC.