Otesánek jménem AI: Umělá inteligence už spotřebovává víc elektřiny než celé Česko

Ostravský superpočítač Karolina sídlí ve dvou řadách skříní, které spolu s dalším hardwarem vyplňují halu o rozměrech menší tělocvičny. Svým vzhledem tak dělá čest „hrdinům“ sci-fi příběhů, jako je inteligentní počítač HAL 9000 z Vesmírné odysey Arthura C. Clarka. Obdiv však vzbuzují i jeho parametry: počítat umí jako nejméně sto tisíc propojených notebooků a maximální energetický příkon má kolem jednoho megawattu.

To znamená, že kdyby běžel na maximum – v praxi k tomu obvykle nedochází –, polykal by tolik elektřiny jako běžné české městečko o více než tisíci domácnostech. Většina jí padne na výpočty samé, část pak spotřebovává chlazení nebo také úprava vzduchu v hale. Obsah kyslíku je tu kvůli riziku požáru snížen z obvyklých 21 procent na 15, což znamená, že se tu dýchá jako v nadmořské výšce 2700 metrů.

Karolina se nachází v IT4Innovations, národním superpočítačovém centru při Vysoké škole báňské – Technické univerzitě v Ostravě, které se zabývá hlavně vědeckými výpočty. Pobyt uvnitř tohoto stroje má ovšem blízko k tomu, co by spatřil návštěvník, který by fyzicky vstoupil do „mozku“ současné umělé inteligence vyvinuté soukromými firmami, jakou představuje třeba populární jazykový model ChatGPT společnosti OpenAI. Ovšem až na rozměry – ty jsou u Karoliny stále spíše trpasličí. Hardware, na němž po dokončení tréninku běží velké chatboty, může být rozptýlen ve více datových centrech, jinak řečeno v mnoha rozlehlých budovách připomínajících svým vzhledem sklady či tovární haly plné skříní s počítačovým vybavením.

Celková plocha, kterou jazykové modely a další druhy AI, jako jsou jazykové překladače, pokročilé internetové vyhledávače nebo generátory videa, pro hardware potřebují, není známa; firmy jako Microsoft, Google či OpenAI ji neprozrazují. A stejně tak si nechávají pro sebe i spotřebu energie a další environmentální náklady, jako je spotřeba vody ke chlazení nebo emise skleníkových plynů, které kvůli tomuto druhu strojové inteligence unikají do ovzduší. Zveřejnění informací by neprospělo snaze tvůrců líčit umělou inteligenci v jednoznačně pozitivním světle, bez negativních dopadů.

Ty ovšem pominout nelze. V Chile kvůli spotřebě vody nutné ke chlazení počítačů v datových centrech vysychají důležité zásobníky pitné vody. V Jihoafrické republice kolabuje už tak přetížená elektrorozvodná síť. Podobně je tomu ve středním Mexiku, kde otevřela velké datové centrum firma Microsoft. Místní lidé si podle The New York Times stěžují, že od té doby dochází častěji k výpadkům elektřiny, nemocnice zastavují operace, žáci nemohou do škol a období nedostatku vody, která dříve trvala dny, se protáhla na týdny, což mimo jiné způsobilo epidemii žloutenky. V Irsku, kde datová centra zodpovídají za šokující pětinu celkové spotřeby elektřiny, již vláda omezila jejich budování v okolí Dublinu.

Nejvíce datových center je v USA, kde polykají pět procent celkové spotřeby elektřiny, následuje Čína a Evropa. Všude po světě jich rychle přibývá a s tím roste i hlad po energii. „Velké společnosti si rezervují elektřinu u jaderných elektráren. Typickým řešením je ale plynová elektrárna postavená přímo u datového centra,“ přibližuje uspokojování této poptávky Ondřej Vysocký z IT4Innovations. Plynové elektrárny totiž představují stabilní zdroj elektřiny, který lze vybudovat velmi rychle.

Datová centra (dalo by se jim říkat i „počítačová“) jsou páteří současného digitálního světa. Neslouží jenom umělé inteligenci, ukládají se tu informace v cloudech, probíhají výpočty pro vědu i firemní vývoj, těží se kryptoměny. Do roku 2030 má ovšem podle Mezinárodní energetické agentury IEA celková spotřeba energie v datových centrech vzrůst na více než dvojnásobek, a i když umělá inteligence není jediným viníkem, podle IEA bude hlavním tahounem tohoto trendu právě ona. Agentura v tomto odhadu vychází například z toho, že současné největší datové centrum zaměřené na umělou inteligenci má spotřebu energie jako 100 tisíc domácností, zatímco největší, které se právě staví, bude mít spotřebu jako dva miliony domácností.

Jaký je ovšem podíl umělé inteligence na celkové spotřebě datových center, IEA kvůli nezveřejňování údajů firmami přesně stanovit nedokáže. Ocitáme se tím ve zvláštní situaci. Umělá inteligence je tak trochu černou skříňkou, protože na určité úrovni hlubšího pochopení už ani experti nerozumějí tomu, jak doopravdy přemýšlí. A černou skříňkou je i z hlediska dopadů na planetu. Vědci mimo soukromý sektor, na univerzitách a dalších akademických pracovištích, ji i z tohoto úhlu pohledu musejí studovat jako nějaký mimozemský objekt, který před pár lety přistál na Zemi a nikdo vlastně neví, co přesně způsobí. Pátrání je to vskutku detektivní.

Pět Temelínů je jen začátek 

Ještě počátkem minulé dekády se řada vědců domnívala, že ke vzniku umělé inteligence schopné zodpovídat dotazy ze všemožných oborů lidské činnosti a řešit problémy na úrovni absolventů doktorského studia bude potřeba nějaký spektakulární průlom; snad i něco jako propojení křemíkových čipů s živými neurony lidského mozku. Dnes je tato inteligence zde a ukázalo se, že to jde jednodušeji. Nejsilnější zbraní je prosté přidávání výpočetní kapacity. Čím větší počítačový mozek, tím větších a překvapivějších věcí je schopen. Podobně jako v přírodě vede jeho růst k nečekaným skokům ve schopnostech, které udivují i samotné tvůrce těchto systémů.

Což si ovšem vybírá svou daň. Podle odhadu, s nímž přišel server Live Science, si jen trénink jazykového modelu GPT-4 (verze zmíněného ChatGPT) firmy OpenAI vyžádal 50 gigawatthodin (50 000 MWh) energie, což odpovídá množství elektřiny, kterou za hodinu vyrobí zhruba 50 temelínských reaktorů. Spotřebu města typu San Francisca by takové množství proudu, jejž model postupně polykal během zhruba tříměsíčního tréninku, dokázalo pokrýt po dobu tří dnů.

GPT-4 je přitom jen jeden z mnoha jazykových modelů a trénink teprve předchází jeho uvedení do provozu. Sám provoz je sice teoreticky už méně energeticky náročný, v praxi to tak ovšem být nemusí; uživatelů je totiž obrovské množství. Podle OpenAI nyní její ChatGPT řeší v průměru 2,5 miliardy dotazů a zadání denně. Odpovědi se zdánlivě rodí „z ničeho“ a žádná z nich skutečně moc elektřiny nepohltí, dohromady ale znamenají značnou spotřebu. Největší datová centra pro AI tak polykají tolik elektřiny jako menší město.

Kolik jí umělá inteligence spotřebovává celkově? Jedním z expertů, kteří se to snaží zjistit, je nizozemský vědec Alex de Vries-Gao ze Svobodné univerzity v Amsterdamu. Jelikož údaje o spotřebě energie firmy tají, musí postupovat nepřímo. Vychází z výrobní kapacity společností, které pro umělou inteligenci zhotovují hardware, jako je tchajwanský výrobce čipů TSMC. „Jejich výrobní možnosti známe. A tyto firmy potvrzují, že výrobní kapacita je zákazníky využita v plném rozsahu,“ řekl de Vries-Gao Respektu. Producenti hardwaru dokonce ani nestíhají dostatečně rychle vyrábět a jejich omezené možnosti jsou hlavním důvodem, proč AI nebobtná ještě dramatičtěji.

„Můžete namítnout, že firmy, které hardware odeberou, jej nemusejí naplno využívat,“ pokračuje ve vysvětlování své metody nizozemský vědec, jehož oborem je výzkum ekologické udržitelnosti nových technologií. „Představte si ale, že máte 200 tisíc drahých serverů a necháte je ležet ladem; to by bylo dost divné, ne?“

Pokud vyjdeme z toho, že všechny nakoupené servery pracují, je možné spotřebu energie odhadnout. Pomocí komplikovaných výpočtů de Vries-Gao zjistil, že ke konci loňského roku mohla AI celosvětově vyžadovat elektrický příkon kolem 10 gigawatt (10 000 MW). Kdybychom si ji představili jako stát, vyžadovala by tak k pokrytí své spotřeby větší množství elektřiny než země, jako je Česko, Rakousko nebo Finsko. Zároveň to ovšem znamená, že zásobovat proudem by ji mohlo jen zhruba pět temelínských elektráren, což zatím není ohromující množství. Jde o výrazně méně elektřiny, než polyká těžba bitcoinů, a také jen zhruba o pětinu celkové spotřeby datových center bez těch, která těží kryptoměny.

Větší zneklidnění může přinést odhadovaný růst: podle de Vriese-Gaa jsme na cestě k tomu, aby ke konci letošního roku spotřeba AI stoupla na 23 GW, tedy více než dvakrát. Překonala by tak těžbu bitcoinů a přiblížila se elektrické spotřebě Británie, jedné z relativně velkých zemí. Zda se předpověď naplnila, se podle vědce dozvíme příští rok, kdy bude jasné, zda zákazníci firem, jako je zmíněný výrobce čipů TSMC, skutečně odebírali veškerý vyrobený hardware po celý rok 2025.

Je 23 GW hodně, nebo málo? Umělou inteligenci využívají lidé na celém světě; způsobila převrat ve vyhledávání a zpracování informací, překládá mezi jazyky, podílí se na lékařských diagnózách, urychluje vědecký výzkum. Potřebovali bychom ale znát i cenu, kterou za to platíme. A tu je těžké stanovit: „Nevíme, kam přesně jde všechen ten vyrobený hardware,“ upozorňuje de Vries-Gao na skutečnost, že například z hlediska produkce skleníkových plynů není jedno, zda grafická karta skončí v určitém konkrétním regionu USA, nebo třeba v Mexiku – někde totiž zaujímají větší díl energetického mixu tepelné elektrárny, což znamená vyšší emise.

„Podobně neznáme spotřebu vody v datových centrech. Firmy jako Microsoft tvrdí, že vodu využívají maximálně efektivně, ale je to pravda?“ pokračuje v úvahách de Vries-Gao. I v případě vody nám totiž nezbývá nic jiného než se řídit pouze nepřímými indiciemi. Například firma Meta, provozovatel Facebooku a též jazykových modelů Llama, uvádí, že vodou šetří – konkrétně že přímo ve firemních zařízeních spotřebovává 23krát méně vody, než padne na výrobu elektřiny, kterou k pohánění svých systémů využívá (konkrétně loni spotřebovala více než 18 tisíc GWh elektřiny, na jejíž produkci padlo asi 72 miliard litrů vody). „Pokud je to tak, pak spotřeba vody v datových centrech asi není tím, co bychom měli regulovat,“ říká vědec, podle nějž je ale problém v tom, že se tohle všechno jen domýšlíme.

Zveřejňování informací o ekologických dopadech AI je dobrovolné nejen podle americké legislativy, ale i podle té evropské – nový evropský zákon o umělé inteligenci, který postupně vstupuje v platnost, pouze žádá, aby firmy v budoucnu netajily, kolik energie padne na trénování modelů, nikoli už na jejich provoz. Změny se v dohledné době nechystají. Na dotazy europoslanců to uvedla sama Evropská komise, podle níž zákon teprve vstoupil v platnost a to, jak funguje a kde má slabá místa, bude vyhodnoceno až po několika letech.

Podle de Vriese-Gaa se začíná rodit tlak ze strany uživatelů, výsledky se ale opět nedostaví hned. Jde o to, že firmy musejí podle evropské legislativy podávat zprávy o udržitelnosti svého podnikání, a pokud využívají AI, potřebují znát její spotřebu. „Několik firem se již na tyto údaje dotazovalo například Microsoftu, nedostalo se jim ale uspokojivé odpovědi,“ říká vědec. Podobě jsou na tom v jeho domovském Nizozemsku obce a úřady.

Pokud by firmy a úřady časem začaly svůj tlak koordinovat, poskytovatelé AI by se podle de Vriese-Gaa mohli o svá tajemství přece jen začít dělit ochotněji. Mohl by pak vzniknout nějaký způsob, jak hodnotit konkrétní AI z hlediska dopadů na životní prostředí. Bral by v úvahu produkci skleníkových plynů, spotřebu vody, ale třeba i energii a suroviny potřebné na výrobu hardwaru a také k jeho likvidaci, když doslouží. Uživatelé by si pak mohli vybírat, kterou AI zvolí, i podle její „ekologičnosti“.

Nejprve je ovšem potřeba zmapovat hřiště, na kterém se pohybujeme. Alex de Vries-Gao nyní připravuje odborný článek, v němž se snaží vyčíslit, kolik skleníkových plynů uniká v celosvětovém měřítku kvůli AI do ovzduší. Je to ještě složitější úkol než vyčíslení celkové spotřeby energie, nizozemský vědec nicméně věří, že opět dokáže přijít s kvalifikovanými odhady, které chce zveřejnit do konce roku.

Chatbotovi neděkujte 

Nepříliš jasné je zatím i to, co mohou udělat konkrétní uživatelé AI, aby situaci zbytečně nezhoršovali. „Jak máme například vědět, jestli používat Copilot (umělá inteligence v prohlížeči Microsoftu), ChatGPT, případně Gemini, když netušíme, kolik elektřiny jednotlivé systémy vyžadují?“ klade řečnickou otázku de Vries-Gao.

Určité rady nicméně existují – například neptat se umělé inteligence na hlouposti. Otázka typu „Jak dlouho přežije vyluxovaný sršeň ve vysavači?“ generuje rozsáhlý elaborát, v němž AI řeší různé typy vysavačů, to, zda jde o přístroje sáčkové, či bezsáčkové, zda obsahují vodu. Stroj zvažuje i životní podmínky sršňů a podobně. Odpověď dostaneme, ale možná by bylo jednodušší sršně vysavačem nelikvidovat, a když už je vysajeme, nevolat na pomoc umělou inteligenci.

Odborníci zároveň radí klást AI co nejstručnější dotazy, a pokud to jde, obrátit se raději na běžný internetový vyhledávač – což ovšem začíná být rada poněkud zastaralá, protože souhrnná odpověď generovaná AI bývá nyní i součástí třeba vyhledávání pomocí Google. Generování obrazu je energeticky mnohem náročnější než práce s textem, takže vytvářet pomocí AI videa jen tak pro zábavu není dobrý nápad.

Jednu radu na závěr by měl i Sam Altman, šéf firmy OpenAI: Když vám AI s něčím pomůže, neděkujte jí. Chatbotovi je jedno, zda mu poděkujete, musí ale zareagovat. I prosté „Rádo se stalo, s čím ještě mohou pomoci?“ spolyká značné množství elektřiny, zazní-li miliardkrát denně.