Während künstliche Intelligenz weiterhin Branchen auf der ganzen Welt revolutioniert, werden ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu einem immer dringlicheren Downside. In den nächsten 25 Jahren wird der Einfluss der KI auf die Ökosysteme, den Energieverbrauch und das Klima unseres Planeten tiefgreifend und weitreichend sein. Wir untersuchen die potenziellen Umweltauswirkungen der KI, prüfen, ob ihre negativen Auswirkungen gemildert werden können, und diskutieren die Möglichkeiten, die KI für Umweltschutz und Nachhaltigkeit bietet.
Der wachsende Energiehunger der KI
Eine der größten ökologischen Herausforderungen, die KI mit sich bringt, ist ihr unersättlicher Energiehunger. Da KI-Systeme immer komplexer und weiter verbreitet werden, explodiert ihr Energieverbrauch. Einer Studie der College of Massachusetts Amherst zufolge kann das Coaching eines einzigen großen KI-Modells so viel Kohlenstoff ausstoßen wie fünf Autos während ihrer gesamten Lebensdauer.
Emma Strubell, der Hauptautor der Studie, warnt:
„Der Rechen- und Umweltaufwand beim Coaching großer Modelle wird zunehmend untragbar.“
Der Energieverbrauch der KI wird in den nächsten 25 Jahren voraussichtlich exponentiell steigen. Prognosen gehen davon aus, dass der Informations- und Kommunikationstechnologiesektor (IKT), zu dem auch die KI gehört, bis 2040 bis zu 20 % des weltweiten Stroms verbrauchen und bis zu 5,5 % der globalen CO2-Emissionen verursachen könnte.
Infografik: Prognose zum Energieverbrauch durch KI
Das {Hardware}-Dilemma
Das unermüdliche Streben nach leistungsfähigeren KI-Systemen treibt die Nachfrage nach immer ausgefeilterer {Hardware} an. Dies führt zu einem Kreislauf ständiger Upgrades und Ersetzungen, der zu einem Anstieg des Elektroschrotts (E-Müll) führt. Die Bericht „World E-Waste Monitor 2020“ prognostiziert, dass die jährliche Erzeugung von Elektroschrott bis 2030 74,7 Millionen Tonnen erreichen wird.
Dr. Rüdiger Kühr, Direktor des Sustainable Cycles Programme an der Universität der Vereinten Nationen, erklärt:
„Wenn wir das wachsende Downside des Elektroschrotts nicht angehen, wird dies schwerwiegende Folgen für unsere Umwelt und die menschliche Gesundheit haben.“
Da sich die KI-{Hardware} weiterhin rasant weiterentwickelt, dürfte sich dieses Downside in den nächsten 25 Jahren verschärfen, was möglicherweise die Recyclingsysteme überfordern und zur Umweltzerstörung beitragen wird.
Rechenzentren: Die versteckten Umweltkosten
Das Rückgrat der KI-Infrastruktur bilden riesige Rechenzentren, die für Betrieb und Kühlung enorme Mengen an Energie benötigen. Laut einem Bericht der Local weather Impartial Group werden diese Einrichtungen bis 2030 voraussichtlich 8 % des weltweiten Stroms verbrauchen.
Anders Andrae, Forscher bei Huawei Applied sciences Sweden, sagt voraus:
„Bis 2025 könnten Rechenzentren für 3,2 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich sein und damit die Luftfahrtindustrie übertreffen.“
Die Umweltauswirkungen von Rechenzentren gehen über den Energieverbrauch hinaus. Sie benötigen für ihre Kühlsysteme auch enorme Wassermengen, was in dürregefährdeten Gebieten möglicherweise die lokalen Wasserressourcen belastet.
KI-gesteuerte Ressourcengewinnung
Da KI-Technologien immer ausgefeilter werden, werden sie zunehmend in Rohstoffindustrien wie dem Bergbau und der Ölförderung eingesetzt. Während KI kann die Effizienz verbessern in diesen Sektoren könnte es auch zu einer aggressiveren Ausbeutung der natürlichen Ressourcen führen.
Dr. Dario Krpan, Verhaltensforscher an der London Faculty of Economics, warnt:
„KI könnte die Erschöpfung von Ressourcen beschleunigen, indem sie die Gewinnung von Ressourcen an bislang unzugänglichen oder unrentablen Standorten einfacher und kostengünstiger macht.“
Diese verstärkte Rohstoffgewinnung könnte in den nächsten 25 Jahren schwerwiegende Folgen für die Artenvielfalt, die Gesundheit der Ökosysteme und den Klimawandel haben.
Das Versprechen der KI für den Umweltschutz
Trotz dieser Herausforderungen bietet KI auch beispiellose Möglichkeiten für Umweltschutz und Nachhaltigkeit. In den nächsten 25 Jahren könnte KI eine entscheidende Rolle bei der Lösung einiger unserer dringendsten Umweltprobleme spielen.
- Klimamodellierung und -vorhersage
KI revolutioniert die Klimawissenschaft, indem sie unsere Fähigkeit verbessert, die Auswirkungen des Klimawandels zu modellieren und vorherzusagen. Algorithmen des maschinellen Lernens können riesige Mengen an Klimadaten verarbeiten und Muster und Tendencies erkennen, die menschlichen Forschern möglicherweise entgehen.
Dr. Claire Monteleoni, Informatikprofessorin an der College of Colorado Boulder, erklärt:
„KI hilft uns, den Klimawandel in einem Detailgrad und mit einer Genauigkeit zu verstehen, die bisher nicht möglich battle. Dieses Wissen ist entscheidend für die Entwicklung wirksamer Minderungs- und Anpassungsstrategien.“
- Optimierung erneuerbarer Energiesysteme
KI spielt eine immer wichtigere Rolle in Optimierung erneuerbarer Energien Systeme. Von der Vorhersage von Windmustern für Windparks bis hin zur Verwaltung intelligenter Stromnetze kann KI die Effizienz und Zuverlässigkeit erneuerbarer Energiequellen erheblich verbessern.
Einem Bericht der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) zufolge könnte KI dazu beitragen, den Anteil erneuerbarer Energien an der weltweiten Stromerzeugung bis 2050 auf 86 Prozent zu steigern. 2017 lag dieser Anteil erst bei 25 Prozent.
- Verbesserung des Schutzes der Biodiversität
KI-gestützte Instruments verändern die Bemühungen zum Erhalt der Artenvielfalt. Algorithmen für maschinelles Lernen kann Satellitenbilder analysieren, um Abholzung zu verfolgen, Wildtierpopulationen zu überwachen und Wildereiaktivitäten in Echtzeit zu erkennen.
Dr. Tanya Berger-Wolf, Direktorin des Translational Information Analytics Institute an der Ohio State College, erklärt:
„KI verschafft uns beispiellose Einblicke in die Dynamik von Ökosystemen und das Verhalten von Arten und ermöglicht uns die Entwicklung wirksamerer Schutzstrategien.“
- Verbesserung des Abfallmanagements
KI-Technologien revolutionieren Abfallmanagementsysteme, von der Optimierung von Recyclingprozessen bis hin zur Vorhersage von Abfallerzeugungsmustern. In den nächsten 25 Jahren könnte KI eine entscheidende Rolle beim Übergang zu einer stärker kreislauforientierten Wirtschaft spielen.
Einer Studie der Ellen MacArthur Basis zufolge könnte KI dazu beitragen, die Abfallmenge in der Lebensmittelindustrie bis 2030 um bis zu 20 Prozent zu reduzieren.
- Nachhaltige Stadtplanung
Da die Städte weiter wachsen, wird KI eine wichtige Rolle bei der Schaffung nachhaltigerer urbaner Umgebungen spielen. Von der Optimierung des Verkehrsflusses bis zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Gebäuden kann KI dazu beitragen, intelligentere und effizientere Städte zu schaffen.
Einem Bericht von McKinsey zufolge könnten KI-gestützte Sensible-Metropolis-Lösungen die Treibhausgasemissionen bis 2030 um 10–15 % senken.
Infografik: Potenzielle Umweltvorteile der KI bis 2050
Die Umweltauswirkungen der KI abmildern
Zwar sind die ökologischen Herausforderungen durch KI erheblich, doch gibt es mehrere Strategien, die dazu beitragen könnten, ihre negativen Auswirkungen in den nächsten 25 Jahren abzumildern:
- Grüne KI
Das Konzept „Inexperienced AI“ konzentriert sich auf die Entwicklung energieeffizienterer KI-Systeme. Dazu gehören die Optimierung von Algorithmen, der Einsatz effizienterer {Hardware} und die Priorisierung der Energieeffizienz in der KI-Forschung und -Entwicklung.
Dr. Roy Schwartz, ein Forscher am Allen Institute for AI, argumentiert:
„Wir müssen unseren Fokus von der bloßen Vergrößerung und Leistungssteigerung der KI-Modelle auf die Steigerung ihrer Effizienz und Umweltfreundlichkeit verlagern.“
- Nachhaltige Rechenzentren
Innovationen bei der Konzeption und dem Betrieb von Rechenzentren könnten deren Umweltbelastung deutlich reduzieren. Dazu gehören die Nutzung erneuerbarer Energiequellen, die Implementierung moderner Kühltechnologien und die Optimierung der Datenspeicherung und -verarbeitung.
Google hat sich beispielsweise verpflichtet, alle seine Rechenzentren bis 2030 mit CO2-freier Energie zu betreiben.
- Kreislaufwirtschaft für KI-{Hardware}
Die Entwicklung eines Kreislaufwirtschaftsansatzes für KI-{Hardware} könnte zur Lösung des Elektroschrottproblems beitragen. Dazu gehört die Entwicklung von {Hardware} mit Blick auf Langlebigkeit, Reparaturfähigkeit und Recyclingfähigkeit sowie die Implementierung wirksamer Systeme zur Verwaltung von Elektroschrott.
- Regulatorische Rahmenbedingungen
Die Umsetzung regulatorischer Rahmenbedingungen, die Umweltverträglichkeitsprüfungen für KI-Systeme vorschreiben, könnte dazu beitragen, dass Umweltaspekte bei der Entwicklung und Einführung von KI Priorität haben.
Der Gesetzesentwurf der Europäischen Union zum Thema KI enthält beispielsweise Bestimmungen zur Bewertung der Umweltauswirkungen risikoreicher KI-Systeme.
- Bildung und Bewusstsein
Um Veränderungen voranzutreiben, ist es entscheidend, Entwickler, politische Entscheidungsträger und die breite Öffentlichkeit für die Umweltauswirkungen von KI zu sensibilisieren. Dazu gehört auch die Berücksichtigung ökologischer Aspekte in KI-Ausbildungs- und Schulungsprogrammen.
Dr. Kate Crawford, eine führende KI-Forscherin und Autorin, betont:
„Wir müssen in der KI-Neighborhood eine Kultur der Umweltverantwortung fördern, in der die ökologischen Auswirkungen der KI als ebenso wichtig erachtet werden wie ihre Leistungskennzahlen.“
Können die Umweltschäden durch KI gestoppt werden?
Angesichts des prognostizierten Wachstums der KI in den nächsten 25 Jahren ist es unwahrscheinlich, dass ihre Umweltschäden vollständig gestoppt werden können. Mit konzertierten Anstrengungen von Forschern, Branchenführern, politischen Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit ist es jedoch möglich, ihre negativen Auswirkungen deutlich zu mildern und gleichzeitig ihr Potenzial für constructive Umwelteffekte zu maximieren.
Dr. Andrew Ng, ein bekannter KI-Forscher und Unternehmer, bietet eine ausgewogene Perspektive:
„Die Auswirkungen von KI auf die Umwelt sind nicht vorherbestimmt. Sie hängen von den Entscheidungen ab, die wir heute hinsichtlich der Entwicklung und des Einsatzes dieser Technologien treffen. Wir haben die Möglichkeit, eine KI-Zukunft zu gestalten, die sowohl leistungsstark als auch nachhaltig ist.“
Der Schlüssel liegt in der Einführung eines ganzheitlichen Ansatzes, der den gesamten Lebenszyklus von KI-Systemen berücksichtigt, von der Entwicklung über die Bereitstellung bis hin zur Außerbetriebnahme. Dies erfordert:
- Priorisierung der Energieeffizienz in der KI-Forschung und -Entwicklung
- In eine nachhaltige Infrastruktur für KI-Systeme investieren
- Implementierung robuster Systeme zur Verwaltung von Elektroschrott
- Entwicklung und Durchsetzung geeigneter regulatorischer Rahmenbedingungen
- Das Potenzial der KI für Umweltschutz und Nachhaltigkeit nutzen
Und schlussendlich
Die Umweltbelastung durch KI dürfte in den nächsten 25 Jahren erheblich sein. Die Herausforderungen reichen von erhöhtem Energieverbrauch und Elektroschrott bis hin zu einer möglichen Beschleunigung der Rohstoffgewinnung. KI bietet jedoch auch beispiellose Möglichkeiten zur Lösung ökologischer Probleme, von der Verbesserung der Klimamodellierung über die Optimierung erneuerbarer Energiesysteme bis hin zur Verbesserung des Schutzes der Artenvielfalt.
Der Schlüssel zur Bewältigung dieser komplexen Landschaft liegt in der Annahme eines ausgewogenen Ansatzes, der das Potenzial der KI für die Umwelt maximiert und gleichzeitig aktiv an der Eindämmung ihrer negativen Auswirkungen arbeitet. Dies erfordert eine branchenübergreifende Zusammenarbeit, von der Wissenschaft und Industrie bis hin zu Regierung und Zivilgesellschaft.
Wir stehen an der Schwelle zu einem neuen Zeitalter der KI. Die Entscheidungen, die wir heute treffen, werden das ökologische Erbe dieser Technologien für kommende Generationen prägen. Indem wir der Nachhaltigkeit bei der Entwicklung und Bereitstellung von KI Priorität einräumen, können wir die Leistungsfähigkeit künstlicher Intelligenz nutzen, um eine nachhaltigere und widerstandsfähigere Zukunft für unseren Planeten zu schaffen.
Die Umweltbelastung durch KI lässt sich zwar nicht vollständig verhindern, sie lässt sich jedoch durch constructive Anwendungen deutlich reduzieren und ausgleichen. Die nächsten 25 Jahre werden entscheidend dafür sein, ob KI sich positiv oder negativ auf unsere Umwelt auswirkt. Es liegt in unserer Verantwortung, ihre Entwicklung in eine Richtung zu lenken, die sowohl der Menschheit als auch unserem Planeten, unserem Zuhause, zugutekommt.