Der Einfluss künstlicher Intelligenz auf die Umweltverschmutzung könnte größer sein, als Sie denken. Sie kann dabei helfen, den Klimawandel und die Umweltverschmutzung in Echtzeit zu verfolgen, künftige Ursachen und Gebiete der Umweltverschmutzung vorherzusagen und Innovationen in der Technologie zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung voranzutreiben. Das Training von KI-Modellen erfordert jedoch die Rechenleistung riesiger Rechenzentren, die Unmengen natürlicher Ressourcen verbrauchen, darunter fossile Brennstoffe – ein Hauptverursacher von Umweltverschmutzung und globaler Erwärmung. Wer den Zusammenhang zwischen KI und Umweltverschmutzung versteht, kann fundiertere Geschäftsentscheidungen treffen und besser nachvollziehen, wie sich die eigene Technologie auf die Umwelt auswirkt.
- DIE WICHTIGSTEN ERKENNTNISSE
- Den Einfluss von KI auf die Umweltverschmutzung verstehen
- KI zur Bekämpfung der durch künstliche Intelligenz verursachten Umweltverschmutzung nutzen
- Staatliche Regulierungsbemühungen: Den Einfluss von KI auf die Umweltverschmutzung angehen
- Häufig gestellte Fragen (FAQs)
- Fazit: Das Potenzial von KI mit ökologischer Verantwortung in Einklang bringen
DIE WICHTIGSTEN ERKENNTNISSE
- •Das Training und der Betrieb von KI-Modellen verbrauchen Strom, stoßen Treibhausgase aus, übernutzen Wasser, erzeugen Elektroschrott und setzen natürliche Ressourcen unter Druck. (Zum Abschnitt springen)
- •KI-Technologie kann den Klimawandel und die Umweltverschmutzung eindämmen, indem sie uns hilft, diese in Echtzeit zu verfolgen und für die Zukunft vorherzusagen sowie Innovationen in der Technologie zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung voranzutreiben. (Zum Abschnitt springen)
- •Trotz langsamer Fortschritte übernehmen Regierungen zunehmend eine aktive Rolle bei der Regulierung der KI-Entwicklung und bei der Förderung nachhaltiger KI. (Zum Abschnitt springen)
Den Einfluss von KI auf die Umweltverschmutzung verstehen
Künstliche Intelligenz trägt auf drei Arten zur Verschmutzung von Luft, Wasser und Böden bei. Erstens die Herstellung von KI-Modellen erfordert gewaltige Energiemengen, die typischerweise durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt werden. Zweitens sind IT-Geräte auf nicht erneuerbare Ressourcen angewiesen, die auf umweltschädliche Weise abgebaut werden. Drittens können IT-Geräte am Ende ihrer Lebensdauer zu Elektroschrott werden, der in Flüssen, Deponien und Ozeanen landet.
Der CO2-Fußabdruck von KI: Energieverbrauch und Emissionen
Das Training von KI-Modellen, insbesondere von großen Sprachmodellen wie Chat-GPT, ist ein energieintensiver Prozess, bei dem enorme Mengen CO2 in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Forschende der University of Massachusetts Amherst stellten fest, dass das Training eines KI-Modells fünfmal so viel Kohlendioxid ausstößt wie der Betrieb und die Herstellung eines durchschnittlichen US-amerikanischen Autos. Die Hauptverursacher sind die Rechenzentren, in denen viele KI-Modelle trainiert und betrieben werden.
Rechenzentren benötigen eine enorme Energiemenge, um komplexe KI-Algorithmen auszuführen und ihre Elektronik mit Strom zu versorgen. Zum Vergleich: Eine durchschnittliche Google-Suche benötigt etwa 0,3 Wh Strom, während der Durchschnitt für eine Chat-GPT-Abfrage bei 2,9 Wh liegt – etwa zehnmal höher. Rechenzentren verbrauchen derzeit etwa 1 bis 2 Prozent der weltweiten Energie. Goldman Sachs prognostiziert , dass dieser Anteil bis 2030 auf 3 oder 4 Prozent steigen wird. Leider stammt ein großer Teil dieser Energie nach wie vor aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, wodurch Treibhausgase (THG) in die Umwelt gelangen.
Wenn Rechenzentrumsbetreiber wie Amazon keine energieeffizienteren Methoden finden und auf mehr erneuerbare Energiequellen umsteigen, werden die CO2-Emissionen und die durch KI verursachte Umweltverschmutzung weiter zunehmen und den Klimawandel negativ beeinflussen.
Elektroschrott: Die versteckten Kosten von KI-Technologien
Treibhausgase sind nicht das einzige umweltschädliche Nebenprodukt beim Aufbau und Betrieb von KI-Modellen. Rechenzentren erzeugen auch nicht ordnungsgemäß entsorgte Geräte, die als Elektronikschrott oder Elektroschrott bezeichnet werden. Zu den häufigen Beispielen für Hardware, die zu Elektroschrott wird, gehören Router, Leiterplatten, Netzteile, Kühlsysteme und Netzwerk-Switches.
Diese Elektronik enthält häufig gefährliche Chemikalien wie Blei und Quecksilber, die die Umwelt schädigen, indem sie Böden, Wildtiere und Gewässer vergiften. Dies kann zu gesundheitlichen Problemen bei Menschen führen, die auf diese kontaminierten Ressourcen angewiesen sind. Der KI-Boom treibt den Bau weiterer Rechenzentren voran, die mehr Hardware benötigen – und damit mehr Elektroschrott erzeugen. Statista prognostiziert, dass bis 2030 82 Millionen metrische Tonnen Elektroschrott pro Jahr anfallen werden.
Wenn die Vergangenheit ein Anhaltspunkt ist, wird ein großer Teil dieses Abfalls wahrscheinlich nicht in Recyclingzentren landen. Im Jahr 2022 wurden nur 23 Prozent der 62 Millionen metrischen Tonnen Elektroschrott offiziell gesammelt und recycelt. Ein großer Teil des Restes landete vermutlich auf Deponien. Wenn die unsachgemäße Entsorgung von Elektroschrott anhält, bleiben Rechenzentren ein zunehmendes Umweltproblem.
Auswirkungen auf natürliche Ressourcen: Wasserverbrauch und Ressourcenknappheit
Viele KI-Rechenzentren sind auf Kühlverfahren angewiesen, die große Wassermengen benötigen, um eine Überhitzung von Computern und IT-Geräten zu verhindern. Eine gängige Methode ist die Verdunstungskühlung, bei der Wasser verdunstet wird, um die Luft um die Geräte herum abzukühlen. Sobald die Luft heiß ist, wird sie in die Atmosphäre abgegeben. Systeme wie dieses laufen oft kontinuierlich. Je heißer die Geräte werden, desto mehr Wasser wird verbraucht.
Leider sorgen KI-Workloads – in Verbindung mit der zunehmenden Hitze durch den Klimawandel – dafür, dass Rechenzentren heißer sind als je zuvor. Die genaue Wassermenge, die Rechenzentren verbrauchen, lässt sich nur schwer berechnen. NPR berichtet, dass ein durchschnittliches mittelgroßes Rechenzentrum etwa 300.000 Gallonen Wasser pro Tag verbraucht. Im Vergleich dazu verbraucht ein durchschnittlicher Mensch etwa 100 Gallonen Wasser pro Tag. Dürren bedrohen bereits Millionen Menschen auf der ganzen Welt. Der Klimawandel mit seinen steigenden Temperaturen macht diese Dürren länger und schwerwiegender. Es ist entscheidend, dass KI-Rechenzentren effizientere Möglichkeiten zur Kühlung ihrer IT-Geräte finden und weniger Wasser verschwenden.
Wasser ist jedoch nicht die einzige Ressource, die KI-Rechenzentren in großen Mengen verbrauchen. IT-Geräte wie Halbleiter, LEDs und Elektronikplatinen werden aus natürlichen Ressourcen hergestellt, darunter seltene Mineralien und Erden. Festplattenplatinen enthalten die äußerst seltenen Elemente Dysprosium und Yttrium. Zu den weiteren für Rechenzentren benötigten Elementen gehören Kupfer, Gold, Silber, Lithium und Silizium. Diese Materialien werden häufig auf nicht nachhaltige Weise abgebaut, was Ökosysteme stören, die Luft verschmutzen, das Grundwasser kontaminieren und durch Abholzung, Erdfälle und Erosion dramatische Veränderungen der Landschaft verursachen kann. KI-Anbieter stehen unter Druck , transparenter über ihren Verbrauch natürlicher Ressourcen zu informieren, doch dieser Prozess hat gerade erst begonnen.
KI zur Bekämpfung der durch künstliche Intelligenz verursachten Umweltverschmutzung nutzen
Obwohl künstliche Intelligenz zur Umweltverschmutzung beiträgt, kann die Technologie diese auch verhindern und eindämmen, indem sie den Energieverbrauch optimiert, Umweltverschmutzung und Umweltschäden überwacht und neue Technologien zur Beseitigung von Umweltverschmutzung ermöglicht.
Energieverbrauch mit KI optimieren: Potenzial und Anwendungen
KI kann Rechenzentren, Gebäuden und Unternehmen helfen, ihren Energieverbrauch zu senken, indem sie Energiedaten automatisch analysiert und effiziente Betriebsweisen ermittelt. Ein solches KI-gestütztes Energiemanagement könnte einen Teil der Energieverluste aus KI-bezogenen Aktivitäten wie der Kühlung von Rechenzentren und dem Training von KI-Modellen ausgleichen. So könnte ein Rechenzentrum beispielsweise eine KI-gesteuerte Klimaanlage einsetzen, die die Raum- und Computertemperaturen erfasst, künftige Temperaturen vorhersagt und den Thermostat entsprechend automatisch anpasst. Auf diese Weise wird der Energieverbrauch optimiert. Anders gesagt: Die Klimaanlage läuft nie, wenn sie ausgeschaltet sein könnte, und spart so Strom.
Einige Gebäude, etwa The Edge in Amsterdam, nutzen KI-Technologie, um mehr Energie zu erzeugen, als sie verbrauchen. Neben Solarmodulen setzt The Edge im gesamten Gebäude intelligente IoT-Sensoren ein, die Echtzeitdaten zu Belegung, Lichtverhältnissen, Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfassen. Diese Daten ermöglichen es den Systemen, Heizung, Beleuchtung und Belüftung effektiv zu steuern. Ob Rechenzentrum oder Bürogebäude: KI-gestütztes Energiemanagement kann dabei helfen, den Energieverbrauch zu senken und dadurch den CO2-Fußabdruck zu verringern.
KI in der Umweltüberwachung: Umweltverschmutzung verfolgen und vorhersagen
Künstliche Intelligenz bietet leistungsstarke Einsatzmöglichkeiten für die Umweltüberwachung und die Erkennung von Umweltverschmutzung. Einrichtungen zur Echtzeitüberwachung können Verschmutzungen zu jedem Zeitpunkt des Tages erkennen, sodass Organisationen schnell eingreifen und die aktuelle Kontamination beseitigen können. Einige Technologien können sogar die Quelle der Verschmutzung ermitteln. Dadurch können Behörden den Verursacher aufspüren, das Problem beheben und verhindern, dass es erneut auftritt.
KI hilft auch dabei, künftige Umweltverschmutzung vorherzusagen und zu verhindern. Durch den Einsatz von KI-gestützten prädiktiven Analysen auf historische Daten zur Umweltverschmutzung und Luftqualität können Stadtplaner vorhersagen, wie stark ein bestimmtes Projekt die Luft verschmutzen wird. Eine präzise Erfassung und Prognose der Umweltverschmutzung hilft Umweltorganisationen und Regierungen, umweltbewusste Entscheidungen zu treffen.
Innovative KI-Lösungen zur Verringerung der ökologischen Auswirkungen
Vorerst ist Umweltverschmutzung unvermeidlich. Während sich Schwellenländer industrialisieren, werden neue Schornsteine in den Himmel ragen, während Wälder fallen. Selbst in den modernsten grünen Volkswirtschaften sind Unternehmen noch stark auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Energiegewinnung angewiesen – und trotz groß angelegter Recyclingprojekte landet Plastik weiterhin in Flüssen. Doch Innovatoren nutzen KI, um Technologien zu entwickeln, die die ökologischen Auswirkungen solcher Aktivitäten verringern können. The Ocean Cleanup beispielsweise setzt KI-Technologie ein, um Meeresmüll aufzuspüren und zu entfernen, Wildtiere zu schützen und die THG-Emissionen von Kunststoffen zu reduzieren. Ein anderes Unternehmen, Space Intelligence, nutzt KI und Satellitenbilder, um die Abholzungsraten zu verfolgen. Unternehmen wie dieses können Umweltorganisationen die für den Schutz von Wäldern erforderlichen Daten liefern und umweltbewussten Anlegern zugleich ermöglichen, ihr Geld in Initiativen zu investieren, die keine Abholzung betreiben.
Aus Sicht des Klimawandels ist ein Eingreifen gegen die Abholzung entscheidend, da das Verbrennen von Bäumen große Mengen CO2 in die Umwelt freisetzt. Der Environmental Defense Fund zufolge stammen etwa 20 Prozent der weltweiten jährlichen Treibhausgasemissionen aus der Abholzung tropischer Wälder. Bäume absorbieren CO2 aus der Atmosphäre und sind damit unser stärkster Verbündeter im Kampf gegen den Klimawandel. Wenn wir Unternehmen, die „grüninnovieren“ – also mit grünen Technologien innovativ sind – Anreize bieten und in sie investieren, kann künstliche Intelligenz ihrem Versprechen als wichtige Unterstützerin der Umwelt gerecht werden.
Space Intelligence kombiniert maschinelles Lernen, Satellitenbilder und ökologische Fachkenntnisse, um Abholzung zu erkennen und zu überwachen.
Staatliche Regulierungsbemühungen: Den Einfluss von KI auf die Umweltverschmutzung angehen
Die staatliche KI-Politik ist ein zentraler Aspekt bei der Verringerung der durch künstliche Intelligenz verursachten Umweltverschmutzung. Gesetzgeber können Gesetze und Richtlinien schaffen, die KI-bezogene Unternehmen dazu bewegen, weniger Wasser, Energie und wichtige Ressourcen zu verbrauchen sowie weniger Elektroschrott und THG-Emissionen zu erzeugen. Regierungen können Unternehmen außerdem dazu anreizen oder zwingen, Umweltverschmutzung, CO2-Emissionen und andere umweltschädliche Praktiken offenzulegen, wodurch letztlich die Rechenschaftspflicht bei der Entwicklung und dem Betrieb von KI steigt.
Die meisten Länder haben bislang lediglich Leitlinien für die nachhaltige Entwicklung von KI festgelegt, und nur wenige haben konkrete Gesetze verabschiedet. Dennoch scheinen sich die Regierungen in diese Richtung zu bewegen. In den USA haben 2024 in 31 Bundesstaaten Beschlüsse zur Regulierung von KI verabschiedet oder entsprechende Gesetze erlassen. Die meisten davon bezogen sich auf die sichere Nutzung von KI, einige befassten sich jedoch mit KI und der Umwelt. So verpflichtete Hawaii die University of Hawaii, ein Programm zur Entwicklung eines KI-gestützten Systems für Wildtierprognosen zu schaffen, das Waldbrände vorhersagen kann.
Neue KI-Gesetzentwürfe werden regelmäßig eingebracht. Der Kongress hat kürzlich den Artificial Intelligence Environmental Impacts Act of 2024 eingebracht. Dieser sieht vor, dass die Environmental Protection Agency die Umweltauswirkungen von KI untersucht und ein freiwilliges Meldesystem entwickelt. Solche Gesetze sind ein positives Zeichen für die Zukunft und zeigen, dass die Regierung die Auswirkungen von KI auf die Umwelt ernst nimmt. Je mehr Forschende über den Zusammenhang zwischen KI und Umwelt herausfinden, desto stärker und umfangreicher dürften die gesetzgeberischen Bemühungen zur Bewältigung von Umweltproblemen werden.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Wie kann KI bei der Verschmutzung der Ozeane helfen?
KI kann die Verschmutzung der Ozeane bekämpfen, indem sie Satellitendaten analysiert, um Plastikmüll zu verfolgen, Routen von Reinigungsschiffen zu optimieren, Ökosysteme zu überwachen, Verschmutzungsquellen zu lokalisieren und die Müllsortierung zu automatisieren. Prädiktive KI hilft Behörden und gemeinnützigen Organisationen, die Bewegungsmuster von Verschmutzungen vorherzusagen und schnell einzugreifen. KI-gestützte Schiffe können zudem Kameras, Roboterarme und KI-Bildgebung einsetzen, um Meeresverschmutzung zu sammeln, zu identifizieren und zu sortieren, was ein effizientes Recycling ermöglicht.
Sind generative KI-Apps schlecht für die Umwelt?
Generative KI-Apps können schädlich sein. KI-Kunstgeneratoren wie Midjourney or Dall-E werden in Rechenzentren trainiert und betrieben, die enorme Energiemengen benötigen. Diese Energie wird häufig durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt, wodurch Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen. Diese Rechenzentren erzeugen oft Elektroschrott (alte IT-Geräte), der schädliche Chemikalien enthält, die die Umwelt beeinträchtigen können.
Verschmutzen Roboter die Umwelt?
Roboter können während ihres gesamten Lebenszyklus zur Umweltverschmutzung beitragen. Bei der Herstellung setzen die Produzenten möglicherweise auf nicht nachhaltige Verfahren, die von fossilen Brennstoffen abhängen. Im Betrieb können Roboter große Mengen Energie und Strom verbrauchen, für deren Erzeugung ebenfalls fossile Brennstoffe erforderlich sein können. Bei ihrer Entsorgung können Roboter zum Elektroschrott beitragen, da einige aus umweltschädlichen Materialien bestehen. Positiv ist, dass Roboter auch dazu beitragen können, die Umweltverschmutzung zu verringern, indem sie die industrielle Effizienz steigern und die Umweltüberwachung und -reinigung verbessern.
Fazit: Das Potenzial von KI mit ökologischer Verantwortung in Einklang bringen
Künstliche Intelligenz verändert die Arbeitsweise der Menschen, eröffnet Chancen für Innovationen in Unternehmen und bildet die Grundlage für eine neue technologische Revolution. Allerdings wirft KI auch ernsthafte Umweltfragen auf. Die Entwicklung von KI ist ein energieintensiver Prozess, der auf vielfältige Weise zur Umweltverschmutzung beiträgt – von der Erzeugung von Elektroschrott bis zum Einsatz fossiler Brennstoffe für den Betrieb der Rechenzentren, in denen KI-Modelle trainiert werden. Diese Rechenzentren verbrauchen außerdem enorme Mengen Wasser und natürliche Ressourcen, deren Abbau das Land schädigen kann.
KI-Unternehmen müssen effizientere und nachhaltigere Wege zur Entwicklung von KI finden, und Regierungen sollten solche Innovationen fördern. Andernfalls droht künstliche Intelligenz lediglich eine weitere Technologie zu werden, die unsere Umwelt verschmutzt und die Ökosysteme, Wildtiere und Menschen schädigt, die für ihr Überleben auf sie angewiesen sind.
Lesen Sie AI for Climate Change, um zu erfahren, wie diese aufstrebende Technologie der Umwelt zugutekommen kann.