AI verbraucht weniger Wasser, als die Öffentlichkeit denkt

 (californiawaterblog.com)
1 Punkte von GN⁺ 2 시간 전 | Noch keine Kommentare. | Auf WhatsApp teilen
  • Die Sorge um den Wasserverbrauch von AI-Rechenzentren in Kalifornien erweist sich bei Quantifizierung des tatsächlichen Ausmaßes als vergleichsweise gering im Verhältnis zum gesamten menschlichen Wasserverbrauch des Bundesstaats
  • In Kalifornien gibt es Rechenzentren mit einer Bodenfläche von rund 15 Millionen Quadratfuß; nimmt man an, dass alle durchgehend mit Verdunstungskühlung betrieben werden, könnten jährlich 32.000–290.000 acre-ft Wasser verdunsten
  • Die gesamte Spannweite mehrerer AI-Schätzungen ist mit 2.300–400.000 acre-ft/Jahr groß, aber der engere Wert, den vier Schätzungen gemeinsam stützen, liegt bei etwa 20.000 acre-ft/Jahr
  • Etwa 20.000 acre-ft/Jahr entsprechen 0,055 % des jährlichen menschlichen Wasserverbrauchs in Kalifornien von rund 40 Millionen acre-ft; selbst die breitere Spanne von 32.000–290.000 acre-ft/Jahr entspricht nur etwa 0,08–0,7 %
  • In Kalifornien besteht kein großer Anlass zur Panik wegen des Wasserverbrauchs von AI-Rechenzentren; für politische Debatten braucht es statt Spekulationen ehrliche quantitative Schätzungen und eine bessere technische Grundlage

Kontext der Sorge um den Wasserverbrauch von AI

  • AI befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium und löst, wie neue Technologien oft, zugleich Erwartungen aus, den Menschen zu helfen, und Ängste vor der Zerstörung des menschlichen Geistes und der Zivilisation
  • Eine der häufig behandelten Sorgen in den Medien ist der Wasserverbrauch von AI und seine Folgen; oft vermischen sich dabei frühe spekulative Befürchtungen mit Interessenvertretung und der Einwerbung von Forschungsgeldern auf Basis öffentlicher Aufmerksamkeit
  • Angst und Erwartung gegenüber neuen Technologien haben sich auch in der Vergangenheit wiederholt; manches erwies sich als Illusion, manches war überwiegend positiv und manches hatte gemischte Folgen
    • Flugautos sind ein Beispiel, das eher einer Illusion nahekommt
    • Impfstoffe sowie die Chlorierung und Fluoridierung von Trinkwasser gehören eher zu den überwiegend positiven Beispielen
    • Überwachungstechnologien und Datenbanken, das Internet und Autos kann man als gemischte Beispiele sehen
  • Die Grundlage von AI sind Rechenzentren, in denen Daten gespeichert und Berechnungen durchgeführt werden; diese Lagerhallen voller großer, in Racks verbundener Computer benötigen Energie, Kühlwasser und physische Fläche
  • Der hohe Strombedarf von Rechenzentren kann regionale Strompreise beeinflussen, und der Wasserverbrauch entsteht vor allem aus dem Kühlbedarf für die durch den Stromverbrauch erzeugte Wärme
  • Die Wasserdebatte in Kalifornien wird mitunter von Ängsten mit schwacher wissenschaftlicher Grundlage getrieben, und der Wasserverbrauch von Rechenzentren ist ebenfalls Gegenstand solcher Sorgen
  • Der Wasserverbrauch kalifornischer Rechenzentren ist insgesamt eher gering, könnte aber in anderen Bundesstaaten mit mehr Rechenzentrumsaktivität und weniger entwickelter Wasserinfrastruktur ein größeres Problem sein

Schätzung des Wasserverbrauchs kalifornischer Rechenzentren

  • Öffentliche Debatten, Artikel und Medienberichte über den Wasserverbrauch der AI-Industrie spiegeln diese Sorge wider
  • Die Kritik, dass AI-Unternehmen und -Anlagen ihren Verbrauch von Energie, Wasser und anderen Ressourcen nicht ausreichend transparent offenlegen, dürfte angesichts des wettbewerbsintensiven Branchencharakters zutreffen
  • Wegen des Mangels an expliziten Informationen zum Wasserverbrauch bleiben Journalisten, Wissenschaftler und Interessenvertreter jedoch oft zu sehr bei Spekulationen
  • Die Schätzung des Wasserverbrauchs kalifornischer AI-Rechenzentren basiert vor allem auf grundlegenden physikalischen Berechnungen, die Energieverbrauch in Kühlwasserbedarf umrechnen
  • Anschließend werden die Werte mit vier AI-Modellen geprüft und erkundet

Annahmen und Spannweiten der Berechnung

  • In Kalifornien gibt es Rechenzentrumsflächen von rund 15 Millionen Quadratfuß, entsprechend etwa 340 Acre
  • Die erforderliche Wärmeabgabe von Rechenzentrums-Racks liegt bei etwa 2–12 kW/㎡
  • Bei 100 % Effizienz würde diese Wärmeabgabe einer Verdunstung von 70–420 mm Wasser pro Tag und Quadratmeter Bodenfläche entsprechen
  • Die Effizienz großer industrieller Kühlsysteme scheint bei 60–90 % zu liegen; berücksichtigt man das, ergibt sich eine Spannweite von 80–700 mm verdunstetem Wasser pro Tag und Quadratmeter Bodenfläche
  • Auf Jahresbasis entspricht das einer Verdunstung von 29–255 m pro Quadratmeter Rechenzentrumsfläche und ist pro Flächeneinheit etwa 25–150 Mal höher als die jährliche Verdunstung in der bewässerten Landwirtschaft
  • Nimmt man an, dass Kaliforniens 15 Millionen Quadratfuß beziehungsweise 1,4 Millionen ㎡ Rechenzentrumsfläche alle durchgehend laufen und ausschließlich industrielle Verdunstungskühlung nutzen, ergibt sich eine geschätzte jährliche Gesamtverdunstung von 40 Millionen–357 Millionen ㎥
  • Umgerechnet in acre-feet entspricht das in ganz Kalifornien jährlich 32.000–290.000 acre-ft
  • Auf den Prompt „Wenn man annimmt, dass Rechenzentren in Kalifornien überwiegend Verdunstungskühlung verwenden, wie viel Wasser könnte dann jährlich verdunsten?“ lieferten mehrere kostenlose AI-Websites Schätzspannen und konnten auch die Bandbreite der Rechenannahmen und Quellen angeben

Bedeutung der Schätzergebnisse

  • Die gesamte Spannweite der von AI gelieferten Schätzungen der jährlichen Verdunstungsverluste ist mit 2.300–400.000 acre-ft/Jahr groß
  • Die aus einer separaten Berechnung abgeleitete Spanne von 32.000–290.000 acre-ft/Jahr ist immer noch breit, kann aber als vernünftige Schätzung gelten
  • Der engere Wert, den alle vier Schätzungen stützen, liegt bei etwa 20.000 acre-ft/Jahr
  • Diese Wassermenge ist aus individueller Perspektive groß, aber klein im Vergleich zum gesamten menschlichen Wasserverbrauch Kaliforniens von rund 40 Millionen acre-ft/Jahr
  • Etwa 20.000 acre-ft/Jahr entsprechen rund 0,055 % des jährlichen menschlichen Wasserverbrauchs Kaliforniens und könnten zu den wirtschaftlich effektiven Wassernutzungen gehören
  • Verwendet man die breitere ursprüngliche Schätzung von 32.000–290.000 acre-ft/Jahr, entspricht das 0,08–0,7 % des jährlichen menschlichen Wasserverbrauchs Kaliforniens
  • Diese Spanne ähnelt der Wassermenge, mit der man auf Kaliforniens 7 Millionen Acre bewässertem Ackerland 10.000–100.000 Acre versorgen könnte
  • In einigen Regionen außerhalb des trockenen Westens entsteht neue industrielle Wassernachfrage zu einer Zeit, in der der Wasserverbrauch von Großstädten durch Sparmaßnahmen sinkt; für Städte mit überschüssiger Versorgungskapazität könnte das eine wünschenswerte Einnahmequelle sein
  • Daraus folgt die Schlussfolgerung, dass Wasserprobleme stets lokal sind
  • Mit der Formulierung, dass während des Schreibens des Blogbeitrags möglicherweise mehr Wasser durch Atmung verdunstet sei als durch den zusätzlichen Wasserverbrauch der vier AI-Schätzungen, wird der zusätzliche Wasserverbrauch einzelner AI-Anfragen als gering beschrieben

Lehren für Kalifornien

  • In Kalifornien gibt es keinen Grund, wegen des Wasserverbrauchs von AI-Rechenzentren in Panik zu geraten
    • Die Central Arizona-Studie stellte fest, dass in der betreffenden Region die Bierproduktion mehr Wasser verbrauchte als Rechenzentren
    • Zugleich wird angemerkt, dass es bei AI möglicherweise wichtigere Sorgen geben könnte, etwa das Ende der menschlichen Zivilisation
  • Die AI-Schätzungen lieferten vernünftige und angemessen breite Spannweiten
    • AI ist für schnelle vorläufige Schätzungen nützlich
    • Bei guten Fragen legt AI den Großteil des Rechenwegs offen
    • Bei öffentlichen und politischen Bewertungen, in denen quantitative Schätzungen aus Bequemlichkeit oft aus dem Diskurs herausfallen, kann AI helfen, vorläufige Schätzungen schnell zu erstellen und zu formalisieren
  • Vor oberflächlichen Debatten, Artikeln und „Technologie“-Berichten ohne ehrliche und vernünftige Schätzungen sollte man sich hüten
  • Politikberichte brauchen eine bessere technische Grundlage
  • Wie die Formulierung „Tatsachen sind Tatsachen, aber Wahrnehmung ist Realität“ andeutet, wird der öffentliche Diskurs, auch über Wasser, oft von Aussagen blockiert, die nicht durch Belege, Daten und Quantifizierung gezügelt sind
  • Jetzt, da es AI gibt, gibt es kaum noch eine Entschuldigung, in Debatten über Angst und Erwartung keine ehrlichen Schätzungen zu versuchen und zu nutzen
  • Trotz moderner Technik und Institutionen sind menschliche Gesellschaft, Technologie und Verständnis weiterhin auf ein 50.000 Jahre altes menschliches Gehirn angewiesen, das sich langsam und auf rätselhafte Weise entwickelt, und wir können nur innerhalb der Grenzen individueller und kollektiver neuronaler Hardware arbeiten

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