人工智能能否通過創(chuàng)新彌補(bǔ)其對(duì)氣候的影響？

即使是最熱心的氣候變化觀察家也抱有希望，因?yàn)槿绻祟悇?chuàng)新和技術(shù)讓我們陷入困境，他們也能讓我們擺脫困境。很少有潛在的工具能夠像人工智能一樣成為引發(fā)樂觀與擔(dān)憂、承諾與困惑的混合體。

人工智能涉及可以模仿人類認(rèn)知某些方面的復(fù)雜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有幫助人類應(yīng)對(duì)氣候變化并更好地應(yīng)對(duì)其影響的巨大潛力。例如，全球的人工智能專家們正在研究如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)來幫助我們更有效地利用資源，并更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)日益常見的極端天氣事件。

但在人工智能以這些方式投入使用之前，科技公司需要對(duì)這些應(yīng)用進(jìn)行密集的訓(xùn)練，并建立或擴(kuò)展倉庫規(guī)模的數(shù)據(jù)中心來支持這些系統(tǒng)，而要保持這些系統(tǒng)密集的計(jì)算機(jī)服務(wù)器的冷卻和平穩(wěn)運(yùn)行需要大量的水和能源。

美國(guó)加州大學(xué)河濱分校的一項(xiàng)新研究表明，到目前為止，科技公司在確保人工智能日益增長(zhǎng)的環(huán)境影響得到公平分配方面做得還不夠。

相反，研究表明，科技公司似乎正在重復(fù)上個(gè)世紀(jì)化石燃料公司和許多其他行業(yè)的一些模式:他們選擇通過讓已經(jīng)資源緊張和其他額外負(fù)擔(dān)的社區(qū)，也首當(dāng)其沖地承受與人工智能相關(guān)的環(huán)境影響來節(jié)省資金。

“我們目前基于成本分配人工智能計(jì)算的方式顯然對(duì)某些地區(qū)產(chǎn)生了不成比例的影響，這些地區(qū)已經(jīng)受到水或碳問題等資源的壓力，”任一位研究人員表示。

“如果人工智能以浪費(fèi)的方式使用資源，那么就會(huì)減少人工智能的凈收益。”

隨著近期美國(guó)政府傳來頂級(jí)科技公司同意對(duì)人工智能自愿采取保障措施的消息，從聯(lián)合國(guó)到 AI Now Institute 等世界各地的組織都在呼吁制定政策，優(yōu)先考慮以環(huán)境可持續(xù)和公平的方式開發(fā)人工智能。

案例研究：菲尼克斯

在美國(guó)加州大學(xué)河濱分校大學(xué)以東幾百英里處就有一個(gè)例子，說明當(dāng)環(huán)境公平?jīng)]有納入人工智能方程時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

鳳凰城及其周邊社區(qū)已成為科技公司建設(shè)數(shù)據(jù)中心的首選目的地。研究人員指出，那里的土地和電力比許多其他地區(qū)便宜，而亞利桑那州還為企業(yè)提供有吸引力的稅收優(yōu)惠。

本月早些時(shí)候，谷歌在菲尼克斯郊外的梅薩耗資10億美元的數(shù)據(jù)中心破土動(dòng)工。該公司在一份聲明中表示，該園區(qū)最終將占地75萬平方英尺，將有助于為谷歌現(xiàn)有的工具和“持續(xù)的人工智能創(chuàng)新”提供動(dòng)力。

微軟于 2021 年在鳳凰城附近開設(shè)了一個(gè)數(shù)據(jù)中心，并繼續(xù)擴(kuò)建該綜合體。Facebook 的母公司 Meta 也在那里建立了一個(gè)數(shù)據(jù)中心，而許多其他科技公司也紛紛加入這一趨勢(shì)。

人工智能需要令人難以置信的快速計(jì)算水平，特別是在訓(xùn)練階段。這種計(jì)算水平意味著巨大的能源需求。由于美國(guó)大部分地區(qū)的電力仍然由煤炭和其他化石燃料產(chǎn)生，因此新的人工智能正在引發(fā)大量的碳排放，并增加了美國(guó)國(guó)家能源網(wǎng)的壓力。

研究人員表示，訓(xùn)練 GPT-3消耗了超過1000兆瓦時(shí)的電力。這相當(dāng)于100多個(gè)普通家庭一年所需的能源量。

這些數(shù)據(jù)中心還需要可靠的冷卻系統(tǒng)，以防止服務(wù)器排過熱。企業(yè)通常使用液體冷卻系統(tǒng)，將水泵入閉環(huán)以排出熱量并保持平穩(wěn)運(yùn)行。

谷歌以對(duì)透明度的承諾為由，去年秋天發(fā)布了一份報(bào)告，顯示其全球數(shù)據(jù)中心在 2021 年使用了超過43億加侖的水，該公司指出，這大致相當(dāng)于美國(guó)西南地區(qū)29個(gè)高爾夫球場(chǎng)的灌溉和維護(hù)所需的水。任正非表示，該公司位于俄勒岡州達(dá)爾斯的中心約占全市年用水量的三分之一。

Meta的自愿報(bào)告顯示，同年使用了13億加侖來冷卻其17個(gè)數(shù)據(jù)中心。

研究人員表示，微軟美國(guó)數(shù)據(jù)中心的GPT-3訓(xùn)練是目前最先進(jìn)的設(shè)施，但即便如此，它們?nèi)匀恍枰?0萬升水。這相當(dāng)于2000多人每天平均使用的水量。任指出，這還不包括為數(shù)據(jù)中心供電所需的水，因?yàn)槊禾?、核能和其他類型的發(fā)電廠需要大量的水才能運(yùn)行。

像英特爾這樣的公司生產(chǎn)這些系統(tǒng)的核心芯片，它們也有基于菲尼克斯的制造工藝，研究人員表示，這一工藝也非常耗水和能源。

但鳳凰城正像美國(guó)其他地方一樣感受到全球變暖的壓力。由于持續(xù)的干旱可能導(dǎo)致科羅拉多河和其他水源的供應(yīng)中斷，該地區(qū)多年來一直經(jīng)歷著特別嚴(yán)重的水資源短缺。鳳凰城也正處于創(chuàng)紀(jì)錄的熱浪之中，本月每天的氣溫峰值都達(dá)到或超過43攝氏度。

這種情況導(dǎo)致一些居民和政治領(lǐng)導(dǎo)人抵制大量希望在自家后院建立數(shù)據(jù)中心的科技公司。

例如，對(duì)水的擔(dān)憂推遲了微軟建設(shè)數(shù)據(jù)中心園區(qū)的計(jì)劃。今年夏初，美國(guó)亞利桑那州州長(zhǎng)凱蒂·霍布斯 (Katie Hobbs) 制定了限制菲尼克斯周邊新建設(shè)的計(jì)劃，此前該州官員的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，沒有足夠的地下水來滿足下個(gè)世紀(jì)的預(yù)期需求。

通過“解決方案”進(jìn)行排序

研究人員表示，在某種程度上，用水量上限和水費(fèi)上漲可能會(huì)降低像鳳凰城這樣的地方建設(shè)數(shù)據(jù)中心的吸引力。但從目前正在進(jìn)行的項(xiàng)目數(shù)量來看，顯然那一天還沒到來。

相反，迄今為止，科技公司在很大程度上應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)睾推渌胤降馁Y源壓力，承諾從太陽能項(xiàng)目等可再生能源獲取電力，支付其他地方的水恢復(fù)項(xiàng)目費(fèi)用，并為主導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向空氣冷卻，以防止服務(wù)器過熱。

不過，研究人員指出，空氣冷卻系統(tǒng)只有在室外溫度為29度或更低時(shí)才能工作。鳳凰城未來幾周的最低氣溫預(yù)計(jì)不會(huì)低于這個(gè)溫度。

此外，根據(jù) Google 的說法，空氣冷卻系統(tǒng)需要大約 10% 的能源。研究人員表示，除非企業(yè)采取措施確保他們從可再生能源獲得電力，否則任何改用空氣冷卻系統(tǒng)的做法都會(huì)減少他們的現(xiàn)場(chǎng)水足跡，同時(shí)實(shí)際上會(huì)增加他們的異地水足跡和碳排放量。

那么，科技公司可以采取哪些措施來減少人工智能對(duì)環(huán)境的影響并確保這些影響更公平地分配呢？

研究人員表示，首先，他們可以選擇在水和熱浪不那么嚴(yán)重的地方建立數(shù)據(jù)中心。他們還可以致力于建造盡可能先進(jìn)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)與可再生能源項(xiàng)目相關(guān)，包括機(jī)械升級(jí)，允許水在排放前進(jìn)行多次冷卻。

這兩項(xiàng)舉措都可能會(huì)增加數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本。這就是稅收激勵(lì)和補(bǔ)助金可以發(fā)揮作用的地方，再加上從消費(fèi)者那里購買一些商譽(yù)，同時(shí)降低他們自己與氣候變化相關(guān)的潛在財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，可以幫助抵消這些價(jià)格差異。

另一方面，歐洲部分地區(qū)開始要求企業(yè)通過碳稅等機(jī)制將氣候成本納入其項(xiàng)目中。這可能會(huì)促使他們要么降低項(xiàng)目的影響，要么將項(xiàng)目轉(zhuǎn)移到其他地方，要么接受更高的價(jià)格，將這筆錢用于應(yīng)對(duì)氣候變化的項(xiàng)目。

這些策略可能會(huì)對(duì)未來的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目有所幫助。但研究人員認(rèn)為，企業(yè)可以對(duì)現(xiàn)有中心進(jìn)行運(yùn)營(yíng)變革，以減少對(duì)環(huán)境的影響并以更明智的方式分配這些影響。

研究人員表示：“因?yàn)檫@些大公司在世界各地?fù)碛写罅繑?shù)據(jù)中心，他們實(shí)際上可以在不被注意到的情況下將工作負(fù)載或人工智能計(jì)算從一個(gè)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到另一個(gè)數(shù)據(jù)中心，而完全不會(huì)影響用戶體驗(yàn)?！薄耙虼?，我們有一個(gè)明確的決定，即如何在不同的數(shù)據(jù)中心之間分配人工智能計(jì)算，以便環(huán)境成本在不同地區(qū)之間更公平地分配？”

例如，這些系統(tǒng)所支持的相同人工智能可以用來確定哪些數(shù)據(jù)中心可以在任何給定時(shí)間以最小的碳足跡和水足跡運(yùn)行，并將工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到這些地方。

研究人員表示，目前系統(tǒng)已經(jīng)過優(yōu)化，可以每隔幾分鐘將工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到電力最便宜的地方。但如果他們接受過將氣候數(shù)據(jù)納入計(jì)算的培訓(xùn)，他們就可以將人工智能培訓(xùn)項(xiàng)目從夏季的鳳凰城設(shè)施轉(zhuǎn)移到華盛頓的設(shè)施?；蛘撸麄兛梢詫⑷粘９ぷ髫?fù)載從弗吉尼亞州的一個(gè)主要由煤炭供電的中心遷移到德克薩斯州主要依靠太陽能的一個(gè)中心。

研究人員還表示，包括谷歌和微軟在內(nèi)的一些公司正在嘗試根據(jù)可再生能源的實(shí)時(shí)可用性來安排工作負(fù)載。但到目前為止，這些計(jì)劃仍處于實(shí)驗(yàn)階段，并非標(biāo)準(zhǔn)做法。

當(dāng)被問及氣候問題如何影響他們?cè)诤翁幗ㄔO(shè)數(shù)據(jù)中心的決定以及他們?yōu)榇_保人工智能相關(guān)的進(jìn)步不會(huì)造成新的環(huán)境不公正而采取的措施時(shí)，谷歌發(fā)言人遵循了該公司秋季聲明中宣揚(yáng)的“氣候意識(shí)方法”，其中包括盡可能使用回收水進(jìn)行冷卻。Meta 沒有在截止日期前做出回應(yīng)。微軟發(fā)言人表示，“我們目前沒有任何信息可以分享。”

盡管對(duì)當(dāng)今企業(yè)如何構(gòu)建人工智能系統(tǒng)感到擔(dān)憂，但研究人員表示，他對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)作為幫助應(yīng)對(duì)氣候變化的工具的未來仍然持樂觀態(tài)度。

例如，在加州大學(xué)河濱分校的研究團(tuán)隊(duì)正在使用人工智能來規(guī)劃密集的人工智能開發(fā)工作，這些工作有時(shí)需要大量能源，而碳足跡卻是最小的。他還指出，機(jī)器學(xué)習(xí)能夠通過結(jié)合先進(jìn)的天氣預(yù)報(bào)來幫助農(nóng)民減少用水，或者幫助更有效地管理建筑物中的空調(diào)系統(tǒng)。

“人工智能的使用令人擔(dān)憂，”研究人員說?！暗诮档推渌块T的環(huán)境成本方面具有更大的潛力。”

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