آیا هوش مصنوعی می‌تواند پایدار باشد؟

رعنا نوروزی؛ تحلیلگر هوش‌مصنوعی پایدار

هوش مصنوعی به‌عنوان ‌قدرتمندترین فناوری حال حاضر جهان می‌تواند ما را سریع‌تر، دقیق‌تر و آگاهانه‌تر در مسیر دستیابی به پایداری و حیات بهتر زمین و ساکنانش همراهی کند، اما پرسش اینجاست که آیا خود هوش مصنوعی هم پایدار است؟

در این یادداشت از دو جنبه به موضوع هوش مصنوعی پایدار (Sustainable AI) خواهم پرداخت؛ هوش مصنوعی برای پایداری (AI for Sustainability) و‌ پایداری در هوش مصنوعی (Sustainability in AI).

هوش مصنوعی پایدار، به کاربرد فناوری‌های یادگیری ماشین، بینایی ماشین، تحلیل پیش‌بینی و اتوماسیون هوشمند در مسیر تحقق پایداری و اهداف توسعه پایدار گفته می‌شود؛ به‌گونه‌ای‌که خود این فناوری نیز از نظر مصرف انرژی، مصرف آب در پایگاه‌های داده و همچنین بهره‌گیری از الگوریتم‌های سبز که محاسبات کمتری برای دستیابی به خروجی‌های هوش مصنوعی انجام می‌دهند به پایداری یاری می‌رساند. در مجموع ردپای کربن کمتری از خود به‌جای بگذارد و با الگوریتم‌های شفاف و مسئولانه در مسیر پایداری باقی بماند.

بیشتربخوانید: صرفه‌جویی با هوش مصنوعی در مصرف انرژی کسب‌وکارها

چالش‌ها و مسئولیت‌ها: اگر مراقب نباشیم، AI می‌تواند ناپایدار باشد

هوش مصنوعی در عین توانمندی، اگر به‌درستی طراحی و مدیریت نشود، می‌تواند خود به منبعی از ناپایداری تبدیل شود.

برخی چالش‌های مهم عبارتند از:

مصرف انرژی بالا:

تخمین زده می‌شود مراکز داده در حال حاضر حدود ۱.۵ درصد از مصرف جهانی انرژی را به خود اختصاص داده‌اند و پیش‌بینی می‌شود این رقم تا سال ۲۰۳۰ به بیش از ۳ درصد افزایش یابد.

از سویی دیگر، آموزش مدل‌های بزرگ زبانی مانند GPT-3 نیازمند حدود ۱.۳ گیگاوات‌ساعت (GWh) برق است که معادل مصرف سالانه ۱۲۰ خانه در ایالات متحده تخمین زده می‌شود.

وابستگی به منابع معدنی کمیاب:

تولید سخت‌افزارهای AI به فلزاتی مانند کبالت و لیتیم نیاز دارد که استخراج این فلزات جهان را با چالش‌های جدی آسیب‌های محیطی در حوزه معادن روبه‌رو می‌کند.

فقدان چارچوب‌های اخلاقی و حکمرانی شفاف:

عدم وجود استانداردهای اخلاقی می‌تواند به سوءاستفاده از فناوری منجر شود.

راه‌حل‌ها چیست؟

توسعه «هوش مصنوعی پایدار» شامل:

• مدل‌های هوش مصنوعی کم‌مصرف: ساخت مدل‌هایی که نیاز به منابع محاسباتی کمتری دارند.
• استفاده از مراکز داده سبز مبتنی‌بر انرژی‌های تجدیدپذیر و کارایی بالا.
• الگوریتم‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی: توسعه الگوریتم‌هایی که مصرف انرژی را کاهش دهند و کارایی را افزایش دهند.
• طراحی الگوریتم‌های کم کربن (Low-carbon AI).
• تدوین استانداردهای پایداری برای الگوریتم‌ها و مدلهای AI.
• پیاده‌سازی مدل‌های شفاف (Explainable AI) و عادلانه

چند پروژه موفق هوش مصنوعی پایدار:

گوگل در در پروژه Google DeepMind بر کاهش مصرف انرژی مراکز داده AI خود تمرکز کرده است. این کمپانی با استفاده از یادگیری ماشین برای بهینه‌سازی سیستم‌های خنک‌کننده، توانسته است به کاهش ۴۰ درصدی مصرف انرژی در مراکز داده Google نسبت به پیش از اجرای این پروژه دست یابد. همچنین، گوگل در پروژه GNoME با استفاده از یادگیری عمیق، بیش از ۳۸۰هزار کریستال پایدار را شناسایی کرده است که می‌توانند در توسعه فناوری‌های سبز مانند باتری‌های بهتر و ابررساناها برای سخت‌افزارهای AI استفاده شوند.

یکی از اقدامات مایکروسافت در راستای پروژه‌های هوش مصنوعی پایدار توسعه مدل‌های زبانی کوچک(SLMs) است. توسعه مدل‌های زبانی کوچکتر و بهینه‌تر به کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری مدل‌های هوش مصنوعی کمک می‌کند. همچنین، مایکروسافت با آزمایشگاه فناوری از جمله آزمایشگاه ملی شمال‌غربی اقیانوس آرام (PNNL)، برای به‌کارگیری مواد پایدار در سخت‌افزارهای خود با رویکرد استفاده از هوش مصنوعی برای شناسایی مواد جدید با پایداری بیشتر در باتری‌ها و تولید سخت‌افزارهای پایدارتر هوش مصنوعی همکاری می‌کند. 

کمپانی NVIDIA به‌عنوان غول سخت‌افزاری هوش مصنوعی، معرفی سیستم‌های خنک‌کننده مایع را با هدف افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش مصرف آب در مراکز داده در دستورکار خود قرار داده است. این شرکت همچنین بر توسعه فناوری‌های شبکه‌ای مبتنی‌بر فوتونیک برای کاهش مصرف انرژی مراکز داده هوش مصنوعی متمرکز شده است.

کمپانی آمازون در پروژه‌ای به‌نام AWS Trainium برای ساخت و توسعه تراشه‌های با بهره‌وری بالاتر اقدام کرده است. این تراشه‌ها با هدف بهره‌وری بالا برای آموزش مدل‌های هوش مصنوعی با مصرف انرژی کمتر تولید می‌شوند. 

از سوی دیگر، این شرکت‌ها در راستای به‌کارگیری هوش مصنوعی برای دستیابی به پایداری (AI for (Sustainability نیز اقداماتی داشته‌اند.

بیشتربخوانید: چگونه رایانش ابری به شرکت‌ها در دستیابی به اهداف توسعه پایدار کمک می‌کند

هوش مصنوعی برای پایدار

شرکت گوگل سعی کرده است هوش مصنوعی را برای پیش‌بینی شرایط آب‌وهوایی و تغییراقلیم به‌کار گیرد و  توسعه مدل‌های هوش مصنوعی مانند NeuralGCM برای پیش‌بینی دقیق‌تر رویدادهای اقلیمی و آب‌وهوایی از جمله تلاش‌های اوست. همچنین این شرکت از هوش مصنوعی برای بهبود بهره‌وری مزارع بادی در بریتانیا استفاده کرده و توانسته است با بهینه‌سازی مکان‌یابی توربین‌ها و زمان‌بندی عملیات براساس مدل‌های پیش‌بینی آب‌وهوا کارایی آنها را تا ۲۰ درصد افزایش دهد.

در پروژه Green Light این شرکت نیز از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی، کاهش توقف‌های غیرضروری و کاهش ۱۰درصدی در انتشار گازهای گلخانه‌ای در شهرها استفاده شده است. استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و هوش مصنوعی برای شناسایی مناطق با پوشش درختی کم و کمک به شهرها در کاشت درختان بیشتر برای مقابله با اثر جزیره گرمایی شهری نیز رویکردی است که این شرکت در پروژه پروژه Tree Canopy از آن بهره برده است. همچنین گوگل برای شناسایی زودهنگام آتش‌سوزی‌ها و ارائه اطلاعات در زمان واقعی به جوامع برای واکنش سریع‌تر، توسعه سیستم‌های هوش مصنوعی را در دستورکار خود قرار داده است.

مایکروسافت نیز از هوش مصنوعی برای پایداری استفاده کرده است. این شرکت برای پروژه‌های انرژی خورشیدی همراه با سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری برای تأمین انرژی پاک برای شبکه اقدام کرده است.

شرکت آمازون نیز از هوش مصنوعی برای بهبود و بهینه‌سازی زنجیره تأمین و کاهش ضایعات در فرایندهای تولید و انبارداری استفاده می‌کند. این شرکت می‌تواند با کمک هوش مصنوعی پیش‌بینی دقیقی از تقاضا و میزان فروش محصولات داشته باشد که منجر به کاهش ضایعات ناشی از تولید بیش از حد می‌شود. همچنین، آمازون با استفاده از ابزار BBAM و ابزار یادگیری ماشین اقدام به بهینه‌سازی مصرف انرژی و آب در ساختمان‌های Amazon پرداخته است.

شرکت NVIDIA نیز در پروژه پیش‌بینی انرژی خورشیدی خود با همکاری با Open Climate Fix به توسعه مدل‌های هوش مصنوعی جهت پیش‌بینی دقیق‌تر تولید انرژی خورشیدی پرداخته است.

 هوش مصنوعی پایدار پلی است میان فناوری پیشرفته و آینده‌ای سبز که مسیر توسعه مسئولانه و پایدار را فراهم می‌سازد و فرصتی است برای هم‌افزایی پایداری و فناوری در مسیر خلق حال و آینده‌ای بهتر و مطمئن‌تر برای زمین و ساکنانش.

دانشمندان در دهه ۱۹۷۰ برای اولین‌بار متوجه شدند فعالیت‌های انسانی می‌توانند به تخریب لایه ازن منجر شوند. تحقیقات نشان داد مواد شیمیایی ساخت بشر، به‌ویژه کلروفلوئوروکربن‌ها (CFCها) که عمدتاً در سیستم‌های سرمایشی، اسپری‌ها و صنایع دیگر استفاده می‌شدند، در جو آزاد می‌شوند و به لایه ازن واکنش می‌دهند و آن را تخریب می‌کنند. این کشف علمی و هشداردهنده موجب زنگ خطر جهانی درباره تأثیرات مخرب این مواد بر سلامت زمین شد. بحران ازن زمانی جدی‌تر شد که در سال ۱۹۸۵ دانشمندان طی بررسی‌های خود، وجود حفره‌ای عظیم در لایه ازن بالای قطب جنوب را کشف کردند. این کشف باعث شوک جهانی شد و فهمیدند تخریب لایه ازن خطرات جدی، مانند افزایش تشعشعات فرابنفش خورشید بر سطح زمین، دارد. یافته‌های علمی و مستندات متعدد در این زمینه، جامعه جهانی را بر آن داشت تا برای نجات این سپر حیاتی دست به اقدامی جدی و هماهنگ بزنند که نتیجه آن تصویب پروتکل مونترال بود.

بیشتربخوانید: ساخت تراشه‌های آنالوگ برای هوش مصنوعی با مصرف کم انرژی

پروتکل مونترال، که در سال ۱۹۸۷ به تصویب رسید، یکی از موفق‌ترین اقدامات بین‌المللی در زمینه حفاظت محیط‌زیست است که نه‌تنها باعث کاهش مصرف مواد تخریب‌کننده لایه ازن شد، بلکه تأثیرات گسترده‌ای بر سلامت انسان و کاهش تغییراقلیم داشته است. این توافق جهانی به‌عنوان الگویی برای اقدامات بین‌المللی در مقابله با بحران‌های محیط‌زیستی شناخته می‌شود. پروتکل مونترال که تقریباً توسط تمامی کشورهای جهان (۱۹۸ عضو) پذیرفته شده است، دستاوردهای شاخصی داشته است:

• کاهش مواد تخریب‌کننده لایه ازن

طبق آمار، پروتکل مونترال موفق شده است بیش از ۹۹ درصد از تولید و مصرف نزدیک به ۱۰۰ ماده تخریب‌کننده ازن (ODS) را حذف کند.

• بهبود سلامت انسان

برآورد شده است که از طریق کاهش تشعشعات فرابنفش، پروتکل مونترال تا سال ۲۰۳۰ سالانه از دو میلیون مورد سرطان پوست جلوگیری می‌کند. علاوه‌براین، جلوگیری از افزایش آسیب‌های ناشی از UV به چشم، مانند آب‌مروارید، بخشی از دستاوردهای این توافق بوده است.

• جلوگیری از گرمایش زمین

با کاهش تولید و مصرف مواد مخرب لایه ازن، به تعدیل روند افزایش دمای جهانی کمک می‌شود و در ادامه، پروتکل مونترال قادر خواهد بود با اجرای آخرین اصلاحیه خود یعنی کیگالی، با همکاری تمامی اعضا، از افزایش دما در حدود ۰.۴ درجه سانتی‌گراد در سطح جهان تا پایان قرن حاضر جلوگیری کند.

• سود اقتصادی و سلامتی

طبق برآوردها، پروتکل مونترال تاکنون باعث ایجاد فواید اقتصادی جهانی به ارزش ۱.۸ تریلیون دلار شده است که حدود ۶۰ درصد از آن مربوط به جلوگیری از سرطان پوست است.

ایران نیز هم‌راستا با جامعه جهانی، با جدیت وارد عرصه حفاظت از لایه ازن شده است. در سال ۱۳۷۳، دفتر طرح ملی حفاظت از لایه ازن تأسیس شد و طی سه دهه گذشته اقدامات گسترده‌ای در پنج حوزه کلیدی برای کاهش مصرف مواد مخرب لایه ازن انجام داده است:

• تجهیز صنایع

با حمایت از صنایع تولیدی و یخچال‌سازی، مصرف مواد مخرب ازن کاهش یافت. این امر باعث شد صنایع داخلی به‌جای فناوری‌های قدیمی و مخرب، از مواد و فناوری‌های سازگار با محیط‌زیست استفاده کنند.

• اعمال قوانین و مقررات

سیستم‌های نظارتی مانند صدور مجوز واردات و صادرات مواد مضر ایجاد شد تا استفاده غیرقانونی از این مواد کاهش یابد.

• آموزش و آگاه‌سازی عمومی

برنامه‌های گسترده آموزشی برای صنایع، دانشگاه‌ها و فعالان زیست‌محیطی اجرا شد تا اهمیت حفاظت از لایه ازن در سطح ملی اطلاع‌رسانی شود. همچنین، در نمایشگاه‌های زیست‌محیطی فعالیت‌های متعددی برای جلب مشارکت عموم انجام شد.

• همکاری‌های بین‌المللی

ایران در چارچوب پروتکل مونترال برای کاهش گازهای مخرب لایه ازن و گلخانه‌ای نقش پررنگی ایفا کرده است. این همکاری‌ها نشان‌دهنده تعهد ایران به مسائل زیست‌محیطی در سطح جهانی است.

• پایش و نظارت

ایران با ایجاد یک سیستم نظارتی دقیق، مصرف مواد مخرب لایه ازن را کاهش داده و ضمن پایش مداوم، عملکرد صنایع برای رسیدن به هدف حذف کامل این مواد را بررسی کرده است.

به‌تازگی گزارش تابش فرابنفش خورشید در اسفندماه ۱۴۰۳ روی موقعیت جغرافیایی ایران منتشر شده که اگر نگاهی به آن بیندازیم، خواهیم دید که شاخص فرابنفش در اسفند ۱۴۰۳ برابر با ۴.۶۹ بود و در مقایسه با متوسط درازمدت یعنی عدد ۵.۵، کاهشی نسبی را نشان می‌دهد که این مهم، جز با چند دهه تلاش بین‌المللی قابل‌دستیابی نبوده است.

لایه ازن، این سپر نامرئی اما حیاتی، نمونه‌ای از پیوند میان زندگی بر روی زمین و اکوسیستم جهانی است. بشریت با امضای پروتکل مونترال، اولین درس بزرگ را از تخریب محیط‌زیست گرفت: «هر نوع اشتباه، هر چند کوچک و محلی، می‌تواند تأثیرات بزرگی در مقیاس جهانی داشته باشد.»

ایران، به‌عنوان یکی از بازیگران متعهد به این فرایند، نشان داده است با برنامه‌ریزی و همکاری بین‌المللی می‌توان نه‌تنها به حفاظت از محیط‌زیست پرداخت، بلکه زمینه ارتقای فناوری و توسعه پایدار را نیز فراهم کرد. اما هنوز راه زیادی باقی مانده است. تخریب محیط‌زیست همچنان تهدیدی جدی است که باید با برنامه‌ریزی بهتر، آموزش گسترده‌تر و همکاری‌های بین‌المللی بیشتر به مقابله با آن پرداخت.

نهایتاً، این مبارزه نه برای امروز و نه برای یک نسل، بلکه برای آینده زمین و فرزندانمان است. لایه ازن با حمایت ما در حال ترمیم است و این نکته را دوباره یادآوری می‌کند که «همدلی» بزرگترین نیروی ما برای تغییر است. حفظ این خانه سبز و آبی وظیفه‌ای‌ست که به همه ما سپرده شده است.

منبع: پیام ما

بیشتربخوانید: حذف کربن و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مایکروسافت با سرمایه‌گذاری در DAC