Noam Rosen, EMEA Director, HPC & AI da Lenovo, neste artigo de opinião, destaca o papel crucial da inteligência artificial (IA) na aceleração da inovação em diversos setores.
No entanto, adverte que a crescente demanda por IA generativa, coloca desafios à sustentabilidade, devido ao consumo energético significativo da tecnologia.
Dos algoritmos às emissões: Como a IA pode desempenhar um papel fundamental num mundo empenhado nas emissões líquidas zero
A inteligência artificial tem o potencial de resolver alguns dos problemas mais desafiantes que a humanidade enfrenta, incluindo os desafios das alterações climáticas. Contudo, ao mesmo tempo, a tecnologia – e, em particular, a IA generativa – utiliza uma grande quantidade de desempenho computacional e, desta forma, uma enorme quantidade de energia.
Se considerarmos que a quantidade de poder de processamento necessária para potenciar modelos de IA de ponta está a duplicar a cada cinco ou seis meses, este é um problema que só tende a agravar.
Em particular, os centros de dados já consomem até 1,5% do fornecimento mundial de eletricidade e o consumo de energia é responsável por cerca de 75% das emissões de gases com efeito de estufa antropogénicas na UE.
Por um lado, um estudo recente da Gartner® prevê que, até 2030, a IA possa contribuir para reduzir estas emissões globalmente entre 5% a 10%. Por outro, outro estudo da Gartner® revela que, no mesmo ano, a IA poderá consumir até 3,5% da eletricidade mundial.
A indústria tecnológica está a enfrentar um desafio claro: encontrar soluções para reduzir as necessidades energéticas da Inteligência artificial e, assim, exponenciar o potencial da tecnologia a 100% para ajudar os seres humanos.
A forma como a IA consome energia
A energia consumida pela IA ocorre em duas ocasiões: quando os modelos são treinados para resolver tarefas, e durante a inferência. Uma investigação publicada na revista Joule sugere que a inferência pode ser responsável por, pelo menos, 60% do consumo energético da IA generativa, e que a adição de capacidades de IA às pesquisas na web pode multiplicar por dez as necessidades de energia.Também se regista um maior volume de consultas quando se interage com um modelo generativo em comparação com um motor de busca tradicional, devido ao diálogo recíproco que acontece enquanto os utilizadores tentam obter o resultado desejado.
À medida que surgem novos casos de utilização para a IA generativa no domínio do texto, imagens e vídeo, haverá também um aumento de modelos de grande dimensão a serem treinados e afinados diariamente. A recente classe de modelos de IA generativa requer um aumento de mais de 200 vezes no poder de computação para ser treinada em comparação com as gerações anteriores. Cada nova geração de modelos requer mais poder de processamento para inferências, e mais energia para treinar. Trata-se, assim, de um ciclo constante que aumenta continuamente a procura da infraestrutura necessária.
Em termos de hardware, as unidades de processamento gráfico (GPU) utilizadas para a IA podem gastar muitas vezes mais energia do que um sistema de CPU tradicional. As GPUs atuais podem consumir até 700 watts, e uma instalação média implica oito GPUs por servidor. Isto significa que um servidor pode estar a consumir quase seis quilowatts, em comparação com um quilowatt para a unidade de servidor tradicional com duas ranhuras para CPU que as empresas utilizam para a virtualização. Assim, a grande questão é: como é que podemos tornar isto mais sustentável?
Encontrar respostas
O primeiro passo é compreender que a sustentabilidade é uma jornada: nenhuma ação singular pode resolver este desafio no que diz respeito à IA. Mas os pequenos passos podem fazer uma grande diferença. O setor da informática está a receber uma mensagem clara para criar produtos melhores que utilizem menos recursos. Este apelo está a vir dos consumidores e dos investidores, mas também, cada vez mais, dos governos. Ser energeticamente eficiente será, no futuro, um requisito legal para as organizações no espaço da IA. As recentes alterações à Lei da UE sobre IA irão obrigar os operadores a adotar métodos de ponta para reduzir o consumo de energia e aumentar a eficiência das suas plataformas de IA.
Isto pode ser conseguido de três formas técnicas específicas: (1) nos chips utilizados para gerar a potência de computação, (2) nos computadores construídos para esses chips e (3) no centro de dados. A sustentabilidade está a tornar-se cada vez mais um fator de diferenciação competitiva, tanto para os fabricantes de chips como de PC, e sê-lo-á cada vez mais à medida que as empresas se esforçam por atingir os objetivos de ESG. Nas próximas décadas, novos avanços como os chips analógicos poderão oferecer uma alternativa eficiente em termos energéticos, perfeita para as redes neuronais, de acordo com uma investigação publicada na revista Nature.
No centro de dados, as tecnologias mais antigas de arrefecimento a ar já estão a ter dificuldades em lidar com as elevadas exigências energéticas da IA, e os clientes estão a recorrer ao arrefecimento líquido para minimizar o consumo de energia. Ao transferir eficazmente o calor gerado pela IA generativa para a água, os clientes podem poupar até 30-40% em eletricidade. Os centros de dados impulsionados por fontes de energia sustentáveis serão fundamentais para reduzir a pegada de carbono da IA. As abordagens de IA “como um serviço” também podem ajudar a minimizar o desperdício e a garantir que as organizações estão a utilizar o hardware mais recente e mais ecológico, sem despesas de capital iniciais.
IA para o bem
Há um compromisso em torno da IA e das suas necessidades energéticas que precisa de ser discutido. Alguns estão a utilizar a IA para benefício da humanidade, melhorando a medicina ou combatendo as alterações climáticas, por exemplo, enquanto outros a utilizam para gerar entretenimento. Isto levanta questões sobre se devemos encarar estas diferentes necessidades energéticas de forma diferente.
É certo que a IA tem um enorme potencial para fazer o bem, tendo já um impacto em muitas áreas. Há dezenas de exemplos de como a IA tem potencial para mitigar os impactos das alterações climáticas, com a ONU a salientar que não só está a ajudar a prever e a compreender melhor as condições meteorológicas extremas, mas também a oferecer ajuda direta às comunidades afetadas por estas.
Além disso, a IA pode proporcionar uma nova compreensão do mundo que nos rodeia, o que, por sua vez, pode ajudar a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Nas cidades inteligentes, a IA tem potencial para minimizar as emissões, poupando minutos ou horas de aquecimento e ar condicionado à escala da cidade, aprendendo os hábitos das pessoas e reduzindo gradualmente o aquecimento ou o ar condicionado na hora antes de saírem de casa. A tecnologia também pode regular o tráfego numa cidade, de modo que os veículos circulem eficientemente e se evitem os engarrafamentos. A start-up norueguesa Oceanbox.io está a utilizar a IA preditiva na sua missão de compreender as profundezas do oceano, prevendo o movimento das correntes, o que pode ajudar a combater a propagação da poluição e ajudar os navios a reduzir o consumo de gasolina.
A contribuição da IA num mundo de emissões líquidas zero
Não há dúvida que a IA consome muita energia, mas podemos enfrentar este desafio passo-a-passo – ao utilizar o arrefecimento por água quente em vez do arrefecimento por ar, tirando partido de fontes de energia renováveis para impulsionar os centros de dados, e através de inovações na conceção de chips e computadores.
De muitas maneiras, a IA também pode oferecer aspetos positivos para a humanidade e tornar-se uma força poderosa para direcionar o mundo rumo aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU. Tem o potencial de nos ajudar a compreender melhor as causas das alterações climáticas e a combatê-las, a reduzir as desigualdades e a preservar os nossos oceanos e florestas. Utilizada de forma responsável, a IA pode andar de mãos dadas com os objetivos de sustentabilidade. À medida que o mundo se junta para atingir o objetivo das emissões líquidas zero, a IA desempenhará um papel cada vez mais importante.
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