Який матеріальний слід має ШІ?

Модель ШІ може виглядати як програма на екрані, але для її роботи потрібен довгий фізичний ланцюг. Гірничодобувні та переробні підприємства постачають сировину, напівпровідникові заводи виготовляють процесори й пам’ять, виробники обладнання складають сервери, а центри обробки даних забезпечують електроживлення, мережеве з’єднання та охолодження.

Це розмежування важливе, оскільки електроенергія, спожита під час експлуатації, становить лише частину життєвого циклу. Ще до того, як сервер обробить перший запит, енергію та матеріали вже витрачено на виробництво його мікросхем, друкованих плат, блоків живлення, накопичувачів, обладнання для охолодження та будівництво споруди, де все це розміщено.

Жодне окреме число не описує весь цей слід. Межі досліджень різняться: одні враховують лише обчислювальне обладнання, інші охоплюють будівлі, електроенергетичну інфраструктуру, воду, мережі, цикли заміни або поводження з обладнанням наприкінці строку служби. Достовірна оцінка має вказувати, що саме вона охоплює.

Прискорювачі ШІ поєднують процесори, пам’ять із високою пропускною здатністю, друковані плати, компоненти охолодження та складні рішення з корпусування мікросхем. Їхнє виробництво потребує надзвичайно суворого контролю умов, повторюваних етапів обробки, надчистої води, електроенергії, спеціальних газів і хімічних речовин.

Напівпровідникові техпроцеси з меншими розмірами елементів можуть забезпечувати вищу обчислювальну продуктивність, але це не усуває впливу виробництва на довкілля. В огляді The Shift Project зазначено, що зі вдосконаленням виробничих процесів споживання енергії та води, а також вплив парникових газів на одиницю площі кремнію можуть зростати, тоді як відкриті дані щодо окремих продуктів залишаються неповними.

Тому ефективність потрібно розглядати на двох рівнях. Новіший прискорювач може виконувати те саме робоче навантаження з меншим споживанням електроенергії, проте передчасна заміна обладнання створює новий виробничий слід. Найкращий результат залежить від ефективності виконання навантаження, строку корисного використання, рівня завантаження та подальшої долі заміненого обладнання.

Сервери містять сталь, алюміній, мідь, кремній і значно менші кількості численних спеціалізованих матеріалів, що використовуються в електроніці, акумуляторах, магнітах, роз’ємах і системах електроживлення. У дослідженнях ADEME, узагальнених The Shift Project, зазначено, що цифрове обладнання може містити понад 50 металів.

Річ не лише в масі кожного матеріалу. Видобуток, рафінування та виробництво компонентів відбуваються в різних країнах, де умови використання енергії й води, забруднення, праці та управління можуть суттєво відрізнятися. Невелика кількість матеріалу, який складно очистити, може мати вплив, якого не видно з кінцевої ваги сервера.

Ланцюги постачання також сконцентровані географічно. AI Index університету Stanford наголошує на зосередженні виробництва передових напівпровідників та обчислювальних потужностей для ШІ в невеликій кількості країн. Така концентрація може створювати вузькі місця у промисловості та нерівномірно розподіляти вигоди й екологічне навантаження.

Інфраструктура ШІ потребує не лише стійок із прискорювачами. Для центрів обробки даних потрібні бетон, конструкційна сталь, електричні підстанції, резервні системи, акумулятори, трансформатори, розподільні пристрої, кабелі, насоси, теплообмінники, градирні та мережеве обладнання.

Втілені викиди, пов’язані з виробництвом і будівництвом, часто менші за експлуатаційні викиди, якщо в енергосистемі велика частка викопного палива, проте ними не можна нехтувати. Їхня відносна важливість зростає зі зниженням вуглецевої інтенсивності електроенергії, оскільки бетон, сталь, електроніка та обладнання для заміни залишаються частиною життєвого циклу.

Об’єкт та ІТ-обладнання також старіють із різною швидкістю. У документі, поданому 2026 року для центру обробки даних Agate компанії Google у Небрасці, описано типовий проєктний строк служби об’єкта понад 25 років і строк служби несучих та огороджувальних конструкцій будівлі 30–50 років, тоді як внутрішні обчислювальні, електричні й охолоджувальні підсистеми замінюють або модернізують модулями. Це опис одного центру обробки даних його оператором, а не універсальне галузеве правило.

Попит на швидші прискорювачі може скорочувати фактичні цикли заміни, навіть коли старе обладнання ще працює. Нове обладнання може підвищити продуктивність на ват, але його виробництво потребує нових витрат матеріалів, промислової енергії, транспортування та монтажу.

Виведене з експлуатації обладнання не стає відходами автоматично. Деякі сервери й компоненти можна перепризначити для менш вимогливих робочих навантажень, відновити, перепродати або використати як запасні частини. Безпечне поводження з даними, сумісність, енергоефективність і витрати на обслуговування визначають практичну доцільність повторного використання.

Те, що не можна використати повторно, потрапляє до системи поводження з електронними відходами. У звіті UNU-INWEH наведено прогноз, за яким до 2030 року обсяг електронних відходів, пов’язаних із ШІ, може сягнути 2.5 мільйона тонн на рік. Це оцінка на майбутнє, а не виміряний поточний загальний обсяг, і вона значною мірою залежить від припущень щодо впровадження та заміни обладнання.

Виробництво напівпровідників та електроніки може споживати воду й передбачати використання розчинників, спеціальних газів і стійких хімічних речовин. PFAS застосовують у деяких напівпровідникових процесах і системах теплопередачі, але відкриті дані не дають змоги визначити точний світовий обсяг PFAS, пов’язаний лише з ШІ.

Землекористування — ще один аспект оцінки. Шахти й кар’єри, заводи, об’єкти електрогенерації, лінії електропередачі та комплекси центрів обробки даних займають простір, але результати оцінки земельного сліду значною мірою залежать від джерела електроенергії та методу обліку. Звіт UNU-INWEH показує, чому варіанти з низькими вуглецевими викидами, малим споживанням води та невеликою займаною площею не завжди збігаються.

Ці впливи можуть виникати далеко від користувачів кінцевої послуги. Мінеральну сировину можуть видобувати в одному регіоні, очищувати в іншому, перетворювати на мікросхеми деінде, а потім установлювати в центрах обробки даних, що обслуговують користувачів у всьому світі. Аналіз життєвого циклу допомагає зробити ці розподілені впливи видимими, не вдаючи, що їх усі можна звести до одного показника.

Найпряміші заходи — довший строк корисного використання обладнання, високе завантаження серверів, ремонтопридатні й модульні системи, пріоритет повторного використання перед переробленням, чистіше виробництво та ефективніше вилучення цінних матеріалів. Оператори також можуть публікувати дані про слід окремих продуктів і правила заміни обладнання, щоб поліпшення можна було перевірити.

Рішення щодо програмного забезпечення теж важливі. Менші моделі, придатні для конкретного завдання, ефективний інференс, пакетна обробка, квантування та спрямування простих завдань до менш ресурсоємних систем дають змогу виконувати корисну роботу на наявному обладнанні. Ефективність зменшує загальний слід лише тоді, коли зростання попиту не нівелює заощадження.

Удосконалення вимірювань є необхідним. Звітність має відокремлювати електроенергію, спожиту під час експлуатації, від втілених викидів, визначати межі життєвого циклу й розрізняти середні показники компанії та дані окремих об’єктів. Мета — не приписати кожному запиту одне точне число матеріального сліду, а зробити рішення щодо інфраструктури прозорішими та зіставними.