Какъв е материалният отпечатък на ИИ?

Моделът на ИИ може да изглежда като софтуер на екрана, но работата му изисква дълга физическа верига. Мините и рафинериите осигуряват суровини; заводите за полупроводници произвеждат процесори и памет; производителите на оборудване сглобяват сървъри; а центровете за данни осигуряват електрозахранване, мрежова свързаност и охлаждане.

Това разграничение е важно, защото електроенергията при експлоатация е само една част от жизнения цикъл. Още преди сървърът да обработи първата си подкана, вече са използвани енергия и материали за производството на неговите чипове, печатни платки, захранващи блокове, устройства за съхранение, охлаждащо оборудване и за изграждането на сградата, в която се намират.

Нито едно число не обхваща целия този отпечатък. Границите на изследваната система се различават между проучванията: някои отчитат само изчислителното оборудване, а други включват сградите, електроенергийната инфраструктура, водата, мрежите, циклите на подмяна или третирането в края на жизнения цикъл. Достоверната оценка трябва да посочва какво включва.

Ускорителите за ИИ съчетават процесори, памет с висока пропускателна способност, печатни платки, охлаждащи компоненти и сложни технологии за корпусиране. Производството им изисква изключително строго контролирани условия, многократни етапи на обработка, ултрачиста вода, електроенергия, специални газове и химикали.

Полупроводниковите технологии с по-малки размери на елементите могат да осигурят по-висока изчислителна производителност, но производството им не става безвредно. Прегледът на The Shift Project отбелязва, че въздействията, свързани с енергията, водата и парниковите газове на единица площ силиций, могат да нарастват с усъвършенстването на производствените процеси, докато публичните данни за продуктите остават непълни.

Затова ефективността трябва да се разглежда на две равнища. По-нов ускорител може да изпълнява същото работно натоварване с по-малко електроенергия, но преждевременната подмяна на оборудването създава и нов производствен отпечатък. Най-добрият резултат зависи от ефективността при изпълнение на задачите, полезния живот, степента на използване и съдбата на подменения хардуер.

Сървърите съдържат стомана, алуминий, мед, силиций и по-малки количества от множество специализирани материали, използвани в електрониката, батериите, магнитите, съединителите и захранващите системи. Изследването на ADEME, обобщено от The Shift Project, отбелязва, че в цифровото оборудване като цяло могат да присъстват повече от 50 метала.

Въпросът не е само в масата на всеки материал. Добивът, рафинирането и производството на компоненти се извършват в различни държави при силно различаващи се условия по отношение на енергията, водата, замърсяването, труда и управлението. Малко количество материал, който се рафинира трудно, може да има въздействие, което не личи от крайното тегло на сървъра.

Веригите на доставки са концентрирани и географски. AI Index на Stanford подчертава съсредоточаването на производството на усъвършенствани полупроводници и изчислителния капацитет за ИИ в малък брой държави. Тази концентрация може да създаде тесни места в промишлеността и да разпредели неравномерно ползите и екологичните тежести.

Инфраструктурата за ИИ изисква повече от шкафове с ускорители. Центровете за данни използват бетон, конструкционна стомана, електрически подстанции, резервни системи, батерии, трансформатори, комутационна апаратура, кабели, помпи, топлообменници, охладителни кули и мрежово оборудване.

Въплътените емисии от производството и строителството често са по-малки от емисиите при експлоатация, когато електроенергийната мрежа разчита силно на изкопаеми горива, но не са пренебрежими. Относителната им значимост нараства, когато въглеродният интензитет на електроенергията намалява, защото бетонът, стоманата, електрониката и заместващото оборудване остават част от жизнения цикъл.

Съоръжението и ИТ оборудването също стареят с различни темпове. Документ, подаден през 2026 г. за центъра за данни Agate на Google в Небраска, описва типичен проектен експлоатационен срок на съоръжението от над 25 години и срок на носещата конструкция от 30 до 50 години, докато вътрешните изчислителни, електрически и охладителни подсистеми се подменят или модернизират модулно. Това е описание на един център за данни от неговия оператор, а не универсално правило за сектора.

Търсенето на по-бързи ускорители може да съкрати реалните цикли на подмяна, дори когато по-старият хардуер все още работи. Новото оборудване може да подобри производителността на ват, но производството му изисква нов разход на материали и промишлена енергия, както и транспорт и монтаж.

Изведеният от експлоатация хардуер не се превръща автоматично в отпадък. Някои сървъри и компоненти могат да бъдат пренасочени към по-малко взискателни задачи, възстановени, препродадени или използвани за резервни части. Сигурната обработка на данните, съвместимостта, енергийната ефективност и разходите за поддръжка определят дали повторната употреба е практически осъществима.

Онова, което не може да се използва повторно, попада в системата за управление на електронни отпадъци. Докладът на UNU-INWEH цитира прогноза за до 2.5 милиона тона електронни отпадъци, свързани с ИИ, годишно до 2030 г. Това е прогнозна оценка, а не измерено текущо общо количество, и зависи в голяма степен от допусканията за внедряване и подмяна.

Производството на полупроводници и електроника може да потребява вода и да включва разтворители, специални газове и устойчиви химикали. PFAS се използват в някои процеси за производство на полупроводници и приложения за топлопренос, но публичните данни не позволяват да се определи точно световно количество PFAS, което да се припише само на ИИ.

Земеползването е друго измерение на анализа. Мини, заводи, съоръжения за производство на електроенергия, електропроводи и комплекси от центрове за данни заемат площ, но резултатите за поземления отпечатък зависят силно от източника на електроенергия и метода на отчитане. Докладът на UNU-INWEH показва защо вариантите с ниски въглеродни емисии, ниско потребление на вода и малка заета площ не винаги съвпадат.

Тези въздействия могат да възникват далеч от хората, които използват крайната услуга. Минералните суровини могат да се добиват в един регион, да се рафинират в друг, да се превръщат в чипове другаде и да се инсталират в центрове за данни, обслужващи потребители по целия свят. Анализът на жизнения цикъл помага тези разпръснати въздействия да станат видими, без да претендира, че всички могат да бъдат сведени до един показател.

Най-преките мерки са по-дълъг полезен живот на хардуера, висока степен на използване на сървърите, ремонтопригодни и модулни системи, повторна употреба преди рециклиране, по-чисто производство и по-добро извличане на ценни материали. Операторите могат също да публикуват отпечатъка на отделните продукти и политиките си за подмяна, за да могат подобренията да бъдат проверявани.

Решенията за софтуера също имат значение. По-малки модели, съобразени с предназначението, ефективна инференция, пакетна обработка, квантизация и насочване на прости задачи към по-леки системи могат да осигурят полезна работа със съществуващия хардуер. Ефективността намалява общия отпечатък само когато растежът на търсенето не заличава спестяванията.

По-доброто измерване е от съществено значение. Отчитането трябва да разграничава електроенергията при експлоатация от въплътените емисии, да определя границите на жизнения цикъл и да отделя средните стойности за цялата компания от данните за отделните съоръжения. Целта не е към всяка подкана да се приписва една точна стойност за материалния отпечатък, а решенията за инфраструктурата да станат по-прозрачни и сравними.