KI und Umwelt - Fluch oder Segen?

Künstliche Intelligenzen (KI) wie Chat-GPT besitzen die Fähigkeit Texte zu schreiben, Bilder oder Musik zu erstellen, alltägliche oder Komplexe Fragestellungen zu lösen, beispielsweise in der Medizin zu unterstützen und befinden sich damit im alltäglichen Gebrauch von vielen von uns. Sie sollen dem Menschen helfen und das möglichst auch bei so komplexen Problemen wie dem Klimawandel. Doch wie kann KI bei zu der Bewältigung globaler ökologischer Herausforderungen helfen? Und was sind die Schattenseiten dieser immer weiterwachsenden Technologie?

Vorteile

Effizienterer Einsatz von erneuerbaren Energien

KI kann dabei helfen erneuerbare Energiequellen, wie Solaranlagen maximal effizient zu planen, indem die bestmögliche Anordnung und Ausrichtung zu Sonne berechnet wird. Anschließend kann sie die Betreiber:innen anhand des Wetters, des Energiebedarfs oder der Preisbildung des Stroms bedarfsorientiert darüber informieren, ob das Speichern oder Verkaufen von Strom die wirtschaftlichere Entscheidung ist. Ähnliche Prozesse können so auch bei der Windenergie genutzt werden. So kann durch KIs sichergestellt werden, dass Elektrizität möglichst kostengünstig beim Verbraucher ankommt.

Schutz des Waldes

In naher Zukunft soll es möglich sein illegale Waldrodungen mithilfe von KI hervorzusagen. Hierfür erkennt ein Algorithmus Muster, die er anhand der Entwicklung von Waldflächen auswertet und erkennt so, wo die Wahrscheinlichkeit für die nächste illegale Rodung am höchsten ist. Universitäten in der Schweiz und in Deutschland arbeiten derzeit an solchen Projekten.

Nachhaltige Landwirtschaft und Ressourcenmanagement

Immer wieder ist in den Medien von der Grundwasserverschmutzung durch den übermäßigen Gebrauch von Pestiziden oder Düngemitteln die Rede. Um dem entgegenzuwirken könne Landwirt:innen auf „Precision farming“ (Präzisionslandwirtschaft) zurückgreifen. Hier erkennt eine KI die Optimalen Maßnahme zur Bekämpfung von Unkraut, sodass Pflanzenschutzmittel nicht, wie es zuvor Praxis war, großflächig über einen Acker verteilt werden müssen. Dies schützt effektiv die umliegenden Ökosysteme. Auch der Einsatz von Düngemitteln und Wasser kann so optimiert werden und dementsprechend ressourcenschonender gearbeitet werden. Hierbei werden zudem die finanziellen Aufwendungen der Landwirte reduziert. Auch in der Nutztierhaltung können Sensoren eingesetzt werden um kranke oder trächtige Tiere zu erkennen und Maßnahmen zum Schutz dieser oder anderer Tiere zu ergreifen.

Überwachung und Schutz von bedrohten Populationen und Ökosystemen

Die Community ist gefragt! Um zu verstehen, wie sich invasive Arten ausbreiten und um dadurch die heimische Biodiversität zu schützen wurde eine App entwickelt, die helfen soll Trainingsdaten für eine KI zu sammeln. Nutzer können mit ihren Smartphone Bilder von Pflanzen und Tieren aufnehmen. Anschließend wird von Hobby-Forschern und Wissenschaftlern ausgewertet, um welche Tier- oder Pflanzenart es sich in den Bildern handelt. Nach einiger Zeit kann eine KI selbstständig Merkmale unterscheiden und erkennen, was auf den Bildern zu sehen ist. Durch die Standortinformationen der Nutzer kann herausgefunden werden, ob die jeweilige Art heimisch ist oder nicht. Darüber hinaus kann KI eingesetzt werden, um wilde Tierpopulationen und Ökosysteme zu überwachen. Dank automatischer Bilderkennung und Datenanalyse können Kamerasysteme in natürlichen Lebensräumen Tierbewegungen und -verhalten erfassen. Dies ermöglicht effektivere Schutzmaßnahmen gegen Wilderei.

Abfallwirtschaft

KIs können durch die Automatisierung von Abfalltrennung und -recyclingprozessen mithilfe von Robotern und Bilderkennungstechnologien dazu beitragen Abfalldeponierung zu reduzieren. Müll muss nicht unnötig lange gelagert werden und nach der genauen Trennung gezielter recycelt werden. Dies führt zur Steigerung der Recyclingquoten und vermeidet die Herstellung von neuem Plastik oder anderen recyclebaren Materialien.

Umweltmodelierung und Frühwarnsysteme zum Schutz vor Auswirkungen des Klimawandels

Die Auswirkungen des Klimawandels auf unsere Umwelt und damit auch auf uns Menschen sind bereits jetzt allgegenwertig. Wie müssen wir mit den immer häufiger auftretenden Umweltkatastrophen umgehen und wie können wir uns vorbereiten? KI-basierte Umweltmodelle können Szenarien für den Klimawandel und dessen Auswirkungen auf die Umwelt erstellen. Dies ist entscheidend für die Entwicklung von Strategien zur Anpassung an den Klimawandel und zur Begrenzung seiner Auswirkungen.

Doch auch gegenwertig kann KI genutzt werden, um per Frühwarnsystem gegenüber Naturkatastrophen wie Erdbeben, Überschwemmungen und Waldbrände gewappnet zu sein, da eine schnellere Reaktion und bessere Vorbereitung ermöglicht wird.

Nachteile

Energieintensive Datenverarbeitung

Dass unsere technischen Geräte Strom verbrauchen um zu funktionieren ist jedem Nutzer allgegenwertig. Wir laden unsere Smartphones oder Laptops und unsere PCs sind dauerhaft am Strom angeschlossen. Doch auch eine einfache Suche auf Google und Co. verbraucht Energie und das vergessen wir gerne. Die digitalen Systeme und Rechenzentren verbrauchen bereits rund vier Prozent des weltweiten Stromverbrauchs; zählt man alle Endgeräte dazu, liegt der Anteil sogar bei acht Prozent. Durch die immer populärer werdende Nutzung von KI im Alltag könnte der Anteil in den nächsten Jahren auf 30 Prozent steigen, warnt Ralf Herbrich, Geschäftsleiter des Hasso-Plattner-Instituts.

"Das liegt daran, dass es sehr kompliziert ist, ein intelligentes Verhalten zu berechnen", sagt Herbrich. In den letzten zehn Jahren habe sich der Energie- und Rechenaufwand, der notwendig ist, um ständig genauere Modelle zu bekommen, alle dreieinhalb Monate verdoppelt. Das zeige, dass der Energieverbrauch durch KI sehr stark wachse. Würden beispielsweise alle Google-Anfragen künftig KI nutzten, kann man dies mit dem jährlichen Stromverbrauch Irlands verglichen. Speziell in der Trainingsphase von KIs, in denen große Mengen an Daten analysiert werden, um später möglichst genaue Ergebnisse zu produzieren ist der Energiebedarf besonders hoch.

Das Problem des hohen Energieverbauchs wird zusätzlich noch verstärkt, da der Großteil der genutzten Energie weltweit aus fossilen Brennstoffen oder auch Atomkraft stammt.

Wasserverbrauch

Jede Anfrage an ChatGPT wird über einen Server in einem Rechenzentrum verarbeitet, der tausende Berechnungen anstellt, um basierend auf einem trainierten Modell die am besten passenden Wörter für eine Antwort zu finden. Dabei wird Energie verbraucht und Wasser zur Kühlung der Server eingesetzt – teils auch für die Energieerzeugung. Wie viel Wasser genau verwendet wird, bleibt jedoch größtenteils unbekannt, da Rechenzentrumsbetreiber diese Informationen wie in einer „Black Box“ verbergen. Der enorme Wasserverbrauch von KI-Modellen, sowohl während des Trainings als auch der Nutzung, ist bislang nicht transparent. Es kann jedoch gesagt werden, dass für jede verbrauchte Kilowattstunde Strom etwa zwei Liter Wasser benötigt werden. Zum Beispiel wurden beim Training von GPT-3 in den Microsoft-Rechenzentren in den USA rund 700.000 Liter sauberes Wasser für Kühlzwecke verbraucht und verdampft. Diese Information wurde jedoch weitgehend geheim gehalten. Angesichts der wachsenden Konkurrenz um Wasserressourcen und der Debatte über den Standort von Rechenzentren sowie den Einsatz von KI dürfte es von großem Interesse sein, dass der weltweite Wasserbedarf für KI bis 2027 voraussichtlich zwischen 4,2 und 6,6 Milliarden Kubikmetern liegt – eine Menge, die der gesamten jährlichen Wasserentnahme für Trinkwasser in Deutschland entspricht.

In besonders wasserarmen Regionen wie dem Silicon Valley kann dies Dürren und dessen Folgen wie Waldbrände, weiter verstärken. Auch andere Industriebereiche, wie die Landwirtschaft, leiden immer weiter unter dem Wassermangel.

Konsum

Cookies annehmen? Bereits jetzt haben viele Nutzer des Internets die Erfahrung gemacht, dass Werbung immer genauer auf ihre Interessen abgestimmt zu seien scheint. Die Folge: Unser Konsumverhalten verändert sich und wir kaufen immer mehr und mehr. Künftig ist durch den Zusammenhang von KI und Werbung davon auszugehen, dass unsere Werbung noch spezifischer werden wird. Nutzer des Internets können animiert werden noch mehr zu konsumieren und zu kaufen. Für unsere Umwelt bedeutet das einen höherer Energieverbrauch, mehr Emissionen und auch mehr Müll.

Lösungen

KI ist und bleibt eine Zukunftstechnologie. Schon jetzt bereichern sie unser Leben auf unterschiedliche Art und Weise. Sie ist schlichtweg nicht mehr wegzudenken. Doch was kann getan werden, um die durch KI verursachten Umweltprobleme zu reduzieren?

• Verbesserung der Energieeffizienz: Durch den Einsatz neuester Technologien und fortschrittlicher Systeme verbessern wir die Effizienz und senken so den Strom- und Wasserverbrauch.
• Umstellung auf erneuerbare Energien: Eine Umstellung der Energienutzung auf erneuerbare Energien würde zu einer geringeren Umweltverschmutzung führen und die Erderhitzung reduzieren.
• Wasser recyceln und wiederverwenden: Durch die Wiederverwendung von Wasser, das in  Kühltürmen kondensiert und nicht verdunstet, sowie von Regenwasser kann der Wasserverbrauch aus Grund- und Oberflächengewässern reduziert werden.
• Rechenzentrumsstandorte optimieren: Helfen könnte auch das Verlegen der Rechenzentren in Küstenregionen, in kühlere Klimazonen oder in die Nähe erneuerbarer Energiequellen.

Im Alltag kann jeder einzelne seinen Umgang mit KI optimieren. Dabei kann alleine der Verwendungszweck viel ausmachen. Statt also zum Beispiel Chat GPT zu benutzen um eine einfache E-Mail zu schreiben oder Fragen und Bilder nur zum Spaß zu generieren, sollte der Einsatz überdacht und KI nur für wirklich wichtige und sinnvolle Anwendungen genutzt werden.

Beispiele für nachhaltige KI Anwendungen für Privatpersonen:

• Du brauchst eine neue Hose und hast dir bereits eine im Internet ausgesucht? Versuchs mal mit der App Faircado. Die KI sucht zeitgleich für dich Second-Hand Alternativen zu deinem gesuchten Kleidungstück heraus. So kannst du Ressourcen und Geld sparen.
• Smart Home: Ein Smart Home kann die Energieeffizienz optimieren, indem zum Beispiel das Licht oder die Heizung anhand von äußeren Einflüssen, wie dem Sonnenuntergang oder der Temperatur automatisiert wird. Auch hier wird nicht nur Strom sondern auch Geld durch optimierte Nutzung gespart.