Kāda ir MI materiālu pēda?

MI modelis ekrānā var izskatīties pēc programmatūras, taču tā darbināšanai ir vajadzīga gara fiziska ķēde. Raktuves un rafinēšanas uzņēmumi piegādā izejvielas, pusvadītāju rūpnīcas izgatavo procesorus un atmiņu, iekārtu ražotāji komplektē serverus, bet datu centri nodrošina elektroapgādi, tīkla savienojumus un dzesēšanu.

Šis nošķīrums ir svarīgs, jo ekspluatācijā patērētā elektroenerģija veido tikai vienu dzīves cikla daļu. Pirms serveris apstrādā savu pirmo uzvedni, enerģija un materiāli jau ir izmantoti tā mikroshēmu, iespiedplašu, barošanas bloku, datu glabāšanas ierīču un dzesēšanas iekārtu ražošanai, kā arī ēkas būvniecībai.

Visu šo pēdu nevar izteikt ar vienu skaitli. Pētījumu tvērums atšķiras: daži uzskaita tikai skaitļošanas iekārtas, bet citi ietver ēkas, elektroenerģijas infrastruktūru, ūdeni, tīklus, nomaiņas ciklus vai apsaimniekošanu dzīves cikla beigās. Ticamā novērtējumā jānorāda, kas tajā ir ietverts.

MI paātrinātāji apvieno procesorus, liela joslas platuma atmiņu, iespiedplates, dzesēšanas komponentus un sarežģītus mikroshēmu korpusēšanas risinājumus. To ražošanai nepieciešami ļoti stingri kontrolēti apstākļi, atkārtoti apstrādes posmi, īpaši tīrs ūdens, elektroenerģija, speciālās gāzes un ķimikālijas.

Pusvadītāju tehnoloģiskie procesi ar mazākiem elementu izmēriem var nodrošināt lielāku skaitļošanas veiktspēju, taču tas nenovērš ražošanas ietekmi uz vidi. The Shift Project pārskatā norādīts, ka, ražošanas procesiem kļūstot modernākiem, enerģijas un ūdens patēriņš un siltumnīcefekta gāzu ietekme uz silīcija laukuma vienību var pieaugt, savukārt publiskie dati par atsevišķiem produktiem joprojām ir nepilnīgi.

Tāpēc efektivitāte jāvērtē divos līmeņos. Jaunāks paātrinātājs var izpildīt to pašu darba slodzi ar mazāku elektroenerģijas patēriņu, taču priekšlaicīga iekārtu nomaiņa rada jaunu ražošanas pēdu. Labākais rezultāts ir atkarīgs no darba slodzes izpildes efektivitātes, lietderīgās izmantošanas laika, noslodzes un tā, kas notiek ar aizstāto aparatūru.

Serveri satur tēraudu, alumīniju, varu, silīciju un daudz mazākus daudzumus specializētu materiālu, ko izmanto elektronikā, akumulatoros, magnētos, savienotājos un elektroapgādes sistēmās. The Shift Project apkopotajos ADEME pētījumos norādīts, ka digitālajās iekārtās var būt vairāk nekā 50 metālu.

Svarīga ir ne tikai katra materiāla masa. Ieguve, rafinēšana un komponentu ražošana notiek dažādās valstīs, kur enerģijas un ūdens izmantošanas, piesārņojuma, darba un pārvaldības apstākļi var būt ļoti atšķirīgi. Neliels daudzums grūti rafinējama materiāla var radīt ietekmi, kas nav saskatāma gatavā servera svarā.

Piegādes ķēdes ir arī ģeogrāfiski koncentrētas. Stanford universitātes AI Index uzsver moderno pusvadītāju ražošanas un MI skaitļošanas jaudu koncentrāciju nelielā skaitā valstu. Šāda koncentrācija var radīt rūpnieciskās ražošanas ierobežojumus un nevienmērīgi sadalīt ieguvumus un slogu videi.

MI infrastruktūrai vajadzīgs vairāk nekā paātrinātāju statņi. Datu centros izmanto betonu, konstrukciju tēraudu, elektriskās apakšstacijas, rezerves sistēmas, akumulatorus, transformatorus, sadales iekārtas, kabeļus, sūkņus, siltummaiņus, dzesēšanas torņus un tīkla iekārtas.

Ražošanas un būvniecības radītās iegultās emisijas bieži ir mazākas par ekspluatācijas emisijām, ja elektrotīklā ir liels fosilā kurināmā īpatsvars, tomēr tās nav nenozīmīgas. To relatīvā nozīme pieaug, samazinoties elektroenerģijas oglekļa intensitātei, jo betons, tērauds, elektronika un nomaiņas iekārtas joprojām ir dzīves cikla daļa.

Objekts un IT iekārtas noveco atšķirīgā ātrumā. 2026. gadā iesniegtā dokumentā par Google datu centru Agate Nebraskā norādīts tipisks objekta projektētais kalpošanas laiks, kas pārsniedz 25 gadus, un ēkas nesošo un norobežojošo konstrukciju kalpošanas laiks 30–50 gadu garumā, savukārt iekšējās skaitļošanas, elektroapgādes un dzesēšanas apakšsistēmas tiek nomainītas vai modernizētas pa moduļiem. Tas ir operatora apraksts par vienu datu centru, nevis universāls nozares noteikums.

Pieprasījums pēc ātrākiem paātrinātājiem var saīsināt faktiskos nomaiņas ciklus pat tad, ja vecākā aparatūra joprojām darbojas. Jaunas iekārtas var uzlabot veiktspēju uz vatu, taču to ražošana atkal prasa materiālus, rūpniecisko enerģiju, transportēšanu un uzstādīšanu.

No ekspluatācijas izņemta aparatūra automātiski nekļūst par atkritumiem. Dažus serverus un komponentus var izmantot mazāk prasīgām darba slodzēm, atjaunot, pārdot tālāk vai izmantot rezerves daļām. Droša datu apstrāde, savietojamība, energoefektivitāte un uzturēšanas izmaksas nosaka, vai atkārtota izmantošana ir praktiski iespējama.

Tas, ko nevar izmantot atkārtoti, nonāk elektronisko atkritumu apsaimniekošanas sistēmā. UNU-INWEH ziņojumā citēta prognoze, ka līdz 2030. gadam ar MI saistīto elektronisko atkritumu apjoms varētu sasniegt līdz 2.5 miljoniem tonnu gadā. Tas ir nākotnes novērtējums, nevis pašlaik izmērīts kopapjoms, un tas lielā mērā ir atkarīgs no pieņēmumiem par ieviešanu un nomaiņu.

Pusvadītāju un elektronikas ražošana var patērēt ūdeni un ietvert šķīdinātāju, speciālo gāzu un noturīgu ķimikāliju izmantošanu. PFAS izmanto dažos pusvadītāju ražošanas procesos un siltuma pārneses risinājumos, taču publiskie dati neļauj noteikt precīzu pasaules PFAS kopapjomu, kas attiecināms tikai uz MI.

Zemes izmantošana ir vēl viens vērtējuma aspekts. Raktuves, rūpnīcas, elektroenerģijas ražotnes, pārvades līnijas un datu centru kompleksi aizņem platību, taču zemes izmantošanas pēdas rezultāti lielā mērā ir atkarīgi no elektroenerģijas avota un uzskaites metodes. UNU-INWEH ziņojums parāda, kāpēc zemas oglekļa emisijas, mazs ūdens patēriņš un neliela aizņemtā platība ne vienmēr ir panākami ar vienu un to pašu izvēli.

Šī ietekme var rasties tālu no gala pakalpojuma lietotājiem. Minerālās izejvielas var iegūt vienā reģionā, rafinēt citā, pārstrādāt mikroshēmās vēl citur un pēc tam uzstādīt datu centros, kas apkalpo lietotājus visā pasaulē. Dzīves cikla analīze palīdz atklāt šo izkliedēto ietekmi, neizliekoties, ka to visu var izteikt ar vienu rādītāju.

Tiešākie risinājumi ir ilgāks aparatūras lietderīgās izmantošanas laiks, augsta serveru noslodze, remontējamas un modulāras sistēmas, priekšroka atkārtotai izmantošanai pirms pārstrādes, tīrāka ražošana un labāka vērtīgo materiālu atgūšana. Operatori var arī publicēt atsevišķu produktu pēdu un nomaiņas politiku, lai uzlabojumus varētu pārbaudīt.

Svarīgi ir arī programmatūras lēmumi. Mazāki, konkrētajam mērķim piemēroti modeļi, efektīva inference, pakešapstrāde, kvantēšana un vienkāršu uzdevumu novirzīšana mazāk resursietilpīgām sistēmām ļauj veikt lietderīgu darbu ar esošo aparatūru. Efektivitāte samazina kopējo pēdu tikai tad, ja pieprasījuma pieaugums neizdzēš ietaupījumus.

Būtiski ir uzlabot mērījumus. Pārskatos būtu jānošķir ekspluatācijā patērētā elektroenerģija no iegultajām emisijām, jānorāda dzīves cikla robežas un jāatšķir uzņēmuma vidējie rādītāji no atsevišķu objektu datiem. Mērķis nav katrai uzvednei piešķirt vienu precīzu materiālu pēdas skaitli, bet gan padarīt lēmumus par infrastruktūru pārredzamākus un salīdzināmākus.