Hoe de carbon footprint van kunstmatige intelligentie kan worden gereduceerd

Kunstmatige intelligentie, algoritmes en slimme software zijn energieslurpers

Kunstmatige intelligentie (AI) blijkt een enorme energieslurper te zijn. Met de explosieve groei die AI momenteel doormaakt is het daarom des te belangrijker te kijken hoe energie bespaard kan worden. Een artikel over energiezuinige software, hergebruik van algoritmen en wat we kunnen leren van het menselijke brein.

Dit artikel verscheen bij OneWorld, journalistiek voor een eerlijke en duurzame wereld

Software is eating the world

‘Software is eating the world.’ Deze veel geciteerde uitspraak van een Silicon Valley-investeerder, verwijst naar het toenemende belang van software in de wereld. Steeds meer bedrijven bouwen hun producten en diensten op het internet, via een website of een smartphone app. Bedrijven die net als Netflix, Amazon en Airbnb eigenlijk alleen maar software maken waarmee ze internet en klanten met elkaar verbinden.

Met software kan hardware eindeloze nieuwe functies krijgen. De smartphone bijvoorbeeld: een snelle computer met beeldscherm, sensoren, camera en ingebouwde batterij die dankzij de software een flexibele alleskunner wordt. Alles van chatten tot navigeren, van video’s kijken tot gamen, en van tekenen en fotograferen wordt mogelijk op één apparaat. Steeds meer ‘apparaten’ worden net als smartphones opgebouwd uit standaardcomponenten en met software en met internet verbonden. Zo kun je een elektrische auto zien als een grote iPad op wielen. Met een software-update kregen de auto’s van Tesla in één nacht een ‘autopiloot’-functie waarmee ze zelfrijdend werden.

En de apparaten worden ook steeds slimmer: ze kunnen onze gezichten of verkeerssituaties herkennen en we kunnen met ze praten en ze vragen stellen. Denk aan Siri, Alexa en Google Assistent en slimme luidsprekers die in steeds meer huizen te vinden zijn. Ze houden in toenemende mate rekening met onze omgeving: waar we zijn en wat we doen bepaalt continu wat we te zien of te horen krijgen. Dit alles heeft een prijs: energieverbruik.

De afgelopen tien jaar verdubbelde de capaciteit van de smartphonebatterij dan ook ruimschoots. Dus als je nog steeds elke dag je mobiel oplaadt, gebruik je twee keer zo veel stroom als toen.

Smartphones gebruiken ruim twee keer zo veel stroom als tien jaar geleden.

Dit komt deels door het grotere beeldscherm en de snellere en krachtigere processor in je nieuwste smartphone. Het komt óók door het snellere internet en dataverbruik: data is energie, dus meer data betekent dat er meer energie heen en weer moet worden gestuurd tussen de telefoonmasten en de smartphones. De volgende energieslurper is software: de apps die je gebruikt, de menu’s van het besturingsprogramma, het synchroniseren met de cloud en visualiseren van beeld. Alles wat beweegt kost nog eens extra: van bewegende icoontjes tot hoge resolutievideo en snelle games.

Kunstmatige intelligentie: slimme software

De grote ontwikkeling achter de steeds slimmere apparaten is kunstmatige intelligentie, de software die een computer (of avatar, of robot) menselijke intelligentie geeft: het vermogen om patronen te herkennen (gezichten, stemmen, taal) en te kunnen redeneren en nadenken. De software, of beter gezegd het wiskundige algoritme dat complexe berekeningen uitvoert, is nodig om de verzamelde data te kunnen interpreteren.

Het trainen van één algoritme kan net zoveel CO2 ‘uitstoten’ als vijf auto’s hun hele levensduur

Een bekende supercomputer is Watson, van computerbedrijf IBM. Watson won in 2011 het populaire televisiespelletje Jeopardy door menselijke tegenstanders te verslaan. Watson maakt gebruik van talloze algoritmes. Deze algoritmes leren in de tijd van de data waarmee ze ‘gevoed’ worden, zo worden ze slimmer en steeds meer ervaren. Uit recent onderzoek blijkt dat kunstmatige intelligentie een enorme energieverslinder is. Het trainen van één algoritme – dat momenteel gebeurt op grote ‘supercomputers’ – kan net zoveel CO2 ‘uitstoten’ als vijf auto’s gedurende hun hele levensduur inclusief productie. De ‘explosieve groei’ van kunstmatige intelligentie die we momenteel zien kan dus zorgen voor een sterke groei van het energieverbruik.

Manieren om energieverbruik te verlagen

Maar niet elk algoritme kost evenveel energie. Door anders te programmeren kan dus energie bespaard worden. Overal in de ICT is steeds meer aandacht voor energiezuinige software en energiezuinige algoritmes.

Bovendien kan energie bespaard worden door algoritmes te hergebruiken. De software hoeft dan minder bij te leren omdat hij kan voortbouwen op wat hij al weet. Alleen de nieuwe algoritmes moeten dan nog getraind worden. Als bedrijven meer zouden samenwerken en elkaars software meer zouden hergebruiken, zou energie bespaard kunnen worden.

Ook kan energie bespaard worden door af te kijken bij het menselijke brein, dat ten opzichte van computers weinig energie verbruikt en vanaf onze geboorte alsmaar slimmer wordt. Bedrijven als IBM onderzoeken daarom of computerchips energiezuiniger kunnen worden, bijvoorbeeld door ze te maken van hele andere materialen en andere productieprocessen, die bijvoorbeeld anders op licht of andere prikkels reageren, en veel meer lijken op ons brein. En door algoritmes te gebruiken die net zo (efficiënt) als onze hersenen informatie verwerken. Dit vakgebied is volop in ontwikkeling.

Door intelligente software strategisch in te zetten kan per saldo energie bespaard worden

Slimme algoritmes kunnen ook helpen om energie te besparen. Door bijvoorbeeld naar het energieverbruik te kijken van alle verkeerslichten en deze beter af te stemmen op het aanwezige daglicht en de hoeveelheid verkeer, wisten diverse steden wereldwijd hun energierekening al drastisch (met 30 procent) terug te brengen. Door intelligente software strategisch in te zetten kan dus per saldo energie bespaard worden, zoals ook in je smartphone gebeurt. Fabrikanten van smartphones doen er alles aan om de batterij zo lang mogelijk mee te laten gaan. Daarom worden apps die je niet gebruikt voortdurend gepauzeerd, en wordt slim omgegaan met controleren of er nieuwe berichten zijn (die moeten van internet worden gedownload), gaat het scherm pas aan als je de telefoon oppakt en naar je gezicht richt. Bepaalde fabrikanten schakelen automatisch videospelers uit op websites. Om deze te activeren moet je ze eerst aanklikken.

Wat consumenten kunnen doen

Deels zijn we als consument afhankelijk van de software die bedrijven ontwikkelen en gebruiken in hun producten. Wat we zelf kunnen doen is beperkt; tenzij drastisch minder gebruik maken van smartphone en computer een optie is. Het is natuurlijk ook prettig als je smartphone snel werkt en met je meedenkt (en dus een beetje intelligent is).

Wel kun je om simpel te beginnen, een deel van de functies op je telefoon pauzeren tot je ze echt nodig hebt, zoals de videospeler op een website die niet automatisch alles afspeelt. Ook kun je minder vaak je berichten (inclusief e-mails) checken, foto’s en video’s met je vrienden delen in een lagere resolutie, de optie voor automatisch bewaren en synchroniseren uitzetten, en in plaats daarvan handmatige back-ups maken, bewegende achtergronden en screensavers vervangen door stilstaande, liefst met zo min mogelijk kleuren en details.

Vanaf deze zomer komt er een nieuwe mogelijkheid bij: Apple en Google introduceren dan ook op de smartphone de zogeheten dark mode of night mode. Hierin worden alle menu’s en schermen donker weergegeven, deels zelfs zwart. Dat is prettiger aan de ogen als het donkerder is. Bij de nieuwe generatie beeldschermen (zogeheten AMOLED of OLED) scheelt dat significant veel energie omdat zwarte pixels op het scherm geen stroom verbruiken.

Wat je zelf kunt doen: ga in dark mode

Misschien moet je soms iets langer wachten als een app aan het laden is maar de vraag is of je dan werklijk iets mist. Het kan ook een mooie bijdrage zijn aan het reduceren van de energieconsumptie. Met als prettige bonus dat de smartphone langer meegaat.