Milline on tehisintellekti materiaalne jalajälg?

Tehisintellektimudel võib paista ekraanil oleva tarkvarana, kuid selle käitamine nõuab pikka füüsilist ahelat. Kaevandused ja rafineerimistehased tarnivad tooraineid, pooljuhitehased valmistavad protsessoreid ja mälusid, seadmetootjad koostavad servereid ning andmekeskused tagavad elektri, võrguühendused ja jahutuse.

See eristus on oluline, sest käitamiseks kuluv elekter on vaid üks osa olelusringist. Enne kui server töötleb oma esimest viipa, on energiat ja materjale juba kasutatud selle kiipide, trükkplaatide, toiteplokkide, salvestusseadmete ja jahutusseadmete valmistamiseks ning neid mahutava hoone ehitamiseks.

Ükski arv ei kirjelda kogu seda jalajälge. Uuringute piirid erinevad: mõned arvestavad ainult arvutusseadmeid, teised hõlmavad hooneid, elektritaristut, vett, võrke, väljavahetamistsükleid või kasutusea lõpu käitlust. Usaldusväärne hinnang peab täpsustama, mida see hõlmab.

Tehisintellektikiirendid ühendavad protsessoreid, suure ribalaiusega mälu, trükkplaate, jahutuskomponente ja keerukat kiibikapseldust. Nende tootmine nõuab äärmiselt kontrollitud tootmistingimusi, korduvaid töötlusetappe, ülipuhast vett, elektrit, erigaase ja kemikaale.

Pooljuhtide väiksemad tehnoloogiasõlmed võivad pakkuda suuremat arvutusjõudlust, kuid tootmine ei muutu keskkonnamõjutuks. The Shift Projecti ülevaates märgitakse, et tootmisprotsesside arenedes võivad energiakasutus, veekasutus ja kasvuhoonegaaside mõju räni pindalaühiku kohta suureneda, samal ajal kui avalikud tooteandmed on endiselt puudulikud.

Seetõttu tuleb tõhusust hinnata kahel tasandil. Uuem kiirendi võib täita sama töökoormuse väiksema elektrikuluga, kuid seadmete enneaegne väljavahetamine tekitab ka uue tootmisjalajälje. Parim tulemus sõltub töökoormuse töötlemise tõhususest, kasulikust kasutuseast, kasutusastmest ja sellest, mis saab väljavahetatud riistvarast.

Serverid sisaldavad terast, alumiiniumi, vaske, räni ning väikestes kogustes paljusid erimaterjale, mida kasutatakse elektroonikas, akudes, magnetites, pistikühendustes ja toitesüsteemides. The Shift Projecti kokkuvõte ADEME uuringutest märgib, et digiseadmetes võib leiduda üle 50 metalli.

Küsimus ei ole ainult iga materjali massis. Kaevandamine, rafineerimine ja komponentide tootmine toimuvad eri riikides, kus energia, vee, saaste, töötingimuste ja juhtimisega seotud olud võivad suuresti erineda. Väikesel kogusel raskesti rafineeritaval materjalil võib olla mõju, mis ei kajastu valmis serveri kaalus.

Tarneahelad on ka geograafiliselt koondunud. Stanfordi AI Index rõhutab täiustatud pooljuhtide tootmise ja tehisintellekti arvutusvõimsuse koondumist vähestesse riikidesse. Selline koondumine võib tekitada tööstuslikke kitsaskohti ning jaotada kasu ja keskkonnakoormust ebaühtlaselt.

Tehisintellekti taristu nõuab enamat kui kiirenditega seadmekappe. Andmekeskustes kasutatakse betooni, ehitusterast, alajaamu, varusüsteeme, akusid, trafosid, lülitusseadmeid, kaableid, pumpasid, soojusvaheteid, jahutustorne ja võrguseadmeid.

Tootmise ja ehitamisega seotud kehastunud heitkogused on suure fossiilenergia osakaaluga elektrivõrgus sageli väiksemad kui käitamisel tekkivad heitkogused, kuid need ei ole tühised. Nende suhteline tähtsus kasvab elektri süsinikumahukuse vähenedes, sest betoon, teras, elektroonika ja asendusseadmed jäävad olelusringi osaks.

Rajatis ja IT-seadmed vananevad samuti eri kiirusega. Google'i Agate'i andmekeskuse kohta Nebraskas 2026. aastal esitatud aruandes kirjeldatakse rajatise tüüpilise projekteeritud kasutuseana rohkem kui 25 aastat ning hoone kandekonstruktsiooni ja välispiirete kasutuseana 30–50 aastat. Sisemisi arvutus-, elektri- ja jahutuse alamsüsteeme vahetatakse välja või ajakohastatakse moodulite kaupa. See on ühe käitaja kirjeldus ühest andmekeskusest, mitte kogu valdkonna üldkehtiv reegel.

Nõudlus kiiremate kiirendite järele võib lühendada tegelikke väljavahetamistsükleid ka siis, kui vanem riistvara veel töötab. Uued seadmed võivad parandada jõudlust vati kohta, kuid nende tootmine nõuab taas materjale, tööstuses kasutatavat energiat, transporti ja paigaldamist.

Kasutusest kõrvaldatud riistvara ei muutu automaatselt jäätmeteks. Mõned serverid ja komponendid saab suunata vähem nõudlike töökoormuste täitmiseks, taastada, edasi müüa või kasutada varuosadena. Andmete turvaline käitlemine, ühilduvus, energiatõhusus ja hoolduskulud määravad, kas korduskasutus on praktiliselt võimalik.

See, mida ei saa uuesti kasutada, jõuab elektroonikajäätmete käitlusse. UNU-INWEHi aruanne viitab prognoosile, mille kohaselt võib tehisintellektiga seotud elektroonikajäätmeid tekkida 2030. aastaks kuni 2,5 miljonit tonni aastas. See on tulevikku suunatud hinnang, mitte praegu mõõdetud koguhulk, ning sõltub tugevalt kasutuselevõtu ja väljavahetamise eeldustest.

Pooljuhtide ja elektroonika tootmine võib tarbida vett ning hõlmata lahusteid, erigaase ja püsivaid kemikaale. PFAS-e kasutatakse mõnes pooljuhtide tootmisprotsessis ja soojusülekande rakenduses, kuid avalikud tõendid ei toeta täpse ülemaailmse PFAS-ide koguhulga omistamist üksnes tehisintellektile.

Maakasutus on veel üks arvestuspiir. Kaevandused, tehased, elektritootmine, ülekandeliinid ja andmekeskuste kompleksid võtavad kõik ruumi, kuid maakasutuse jalajälje tulemused sõltuvad tugevalt elektriallikast ja arvestusmeetodist. UNU-INWEHi aruanne näitab, miks väikese süsinikuheitega, vähese veetarbimisega ja väikese maavajadusega valik ei ole alati üks ja sama valik.

Need mõjud võivad avalduda kaugel lõpliku teenuse kasutajatest. Mineraale võidakse kaevandada ühes piirkonnas, rafineerida teises, töödelda kiipideks mujal ja paigaldada andmekeskustesse, mis teenindavad kasutajaid üle maailma. Olelusringi hindamine aitab neid hajutatud mõjusid nähtavaks teha, väitmata, et neid kõiki saab taandada üheks hindeks.

Kõige otsesemad meetmed on riistvara pikem kasulik kasutusiga, serverite kõrge kasutusaste, parandatavad ja modulaarsed süsteemid, korduskasutuse eelistamine ringlussevõtule, puhtam tootmine ja väärtuslike materjalide parem taaskasutusse võtmine. Käitajad võivad avaldada ka tootepõhiseid jalajälgi ja väljavahetamispõhimõtteid, et edusamme saaks kontrollida.

Ka tarkvaravalikud on olulised. Väiksemad eesmärgipärased mudelid, tõhus järeldamine, pakktöötlus, kvantimine ja lihtsate ülesannete suunamine vähem ressursse nõudvatesse süsteemidesse võimaldavad olemasoleva riistvaraga kasulikku tööd teha. Tõhusus vähendab kogujalajälge ainult siis, kui nõudluse kasv säästu ei nulli.

Parem mõõtmine on hädavajalik. Aruandlus peaks eristama käitamiseks kasutatavat elektrit kehastunud heitkogustest, määratlema olelusringi piirid ning eristama kogu ettevõtte keskmisi rajatisepõhistest andmetest. Eesmärk ei ole omistada igale viibale üht täpset materjalinäitajat, vaid muuta taristuotsused läbipaistvamaks ja võrreldavamaks.