KI und Nachhaltigkeit

Kurs: KI und Nachhaltigkeit | OnCourse UB

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    Hardware und Co: Indirekte Umwelteffekte von KI-Systemen

    Die für die Entwicklung und den Einsatz von KI-Systemen erforderliche Hardware-Infrastruktur verursacht zusätzlich zu dem direkt durch die Systeme verursachten Energieverbrauch und CO2-Ausstoß – insbesondere durch Rechenzentren – weitere Umweltauswirkungen.

    Diese Auswirkungen entstehen entlang der Wertschöpfungskette der verwendeten Hardware.  Die zunehmende Nutzung und Nachfrage nach KI hat auch zu einer Vergrößerung der dafür erforderlichen Infrastruktur geführt.

    Beispiel

    Die von Facebook für KI-Training und Inferenz verwendete Hardware hat sich in weniger als zwei Jahren um den Faktor 4 bzw. 3,5 erhöht (Gupta et al., 2020).

    Um diese neuen Anwendungen zu unterstützen, werden auch mobile Geräte wie Smartphones mit mehr Transistoren und spezialisierten Schaltkreisen ausgestattet als bisher (Gupta et al., 2020). Darüber hinaus trägt KI zum beschleunigten und erhöhten Verbrauch von Technologieprodukten bei, beispielsweise durch technische Obsoleszenz.

    Die Herstellung von elektronischen und nicht-elektronischen Komponenten verbraucht

    • Strom,
    • Rohstoffe (einschließlich Edelmetalle und kritische Rohstoffe),
    • Chemikalien und
    • Wasser

    und erzeugt gefährliche Abfälle. All diese Faktoren können zu Umweltproblemen beitragen (Uddin und Rahman, 2012). Die Auswirkungen werden durch den regelmäßigen Austausch von Geräten noch verstärkt (z. B. müssen Server in Rechenzentren alle 1–5 Jahre ausgetauscht werden, Batterien zur Gewährleistung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung alle 10 Jahre).

    

    Mit dem zunehmenden Einsatz von KI und der dafür erforderlichen Hardware, die aufgrund der sich rasch entwickelnden Technologien regelmäßig ausgetauscht werden muss, wird erwartet, dass die Menge an Elektronikschrott, die durch KI entsteht, zunehmen wird.

    Obwohl etwa 70 bis 90 % des Gewichts jedes Elektronikprodukts mittlerweile recycelt werden könnten, werden nur wenige dieser vielen verschiedenen Elemente tatsächlich recycelt. So landen beispielsweise die meisten, wenn nicht sogar alle Seltenerdelemente auf Deponien.

    Vertiefung

    Gründe für die niedrigen Recyclingquoten sind unter anderem:

    • die komplexe Materialzusammensetzung,
    • der Mangel an Infrastruktur in Form von Hightech-Recyclinganlagen,
    • fehlende Anreize für Herstellerunternehmen, die Langlebigkeit und Recyclingfähigkeit ihrer Produkte zu optimieren, sowie
    • fehlende Systeme zur Rückgewinnung und zum Recycling von Elektroschrott und
    • fehlende Anreize für Verbraucher, bestehende Systeme zu nutzen.

    (Kreps und Fors, 2020)

    Während Studien zur Entstehung von globalem Elektronikschrott durchgeführt wurden (Forti et al., 2020), ist der Einfluss der KI darauf weitgehend unerforscht.