Wie Google auf KI setzt, um bei der Bewältigung der Klimakrise zu helfen

Sep 24, 2023

Angewandte Zauberei

Das Unternehmen kämpft mit dem Kompromiss zwischen der Schaffung künstlicher Intelligenzdienste zur Unterstützung der Nachhaltigkeit und den großen Mengen an Energie und Wasser, die sie benötigen.

Von Heather Clancy

28. Juli 2023

Google begann vor sieben Jahren mit der Entwicklung eines KI-gestützten Empfehlungssystems, um die Energieeffizienz seiner hochoptimierten Rechenzentren zu verbessern. Quelle: Alphabet

Der neueste jährliche Umweltbericht von Google, der am 24. Juli veröffentlicht wurde, zeigt, wie das Unternehmen ein beeindruckendes Portfolio an Klimaschutztools erstellt, die KI für alles nutzen, von der Vorhersage von Überschwemmungen und Waldbränden über die Berechnung von Emissionen im Zusammenhang mit Transportrouten bis hin zur Erkennung von Veränderungen in der Artenvielfalt.

„Wir wenden KI auf Probleme an, die den Menschen helfen können, nachhaltiger zu leben und sich an den Klimawandel anzupassen … KI ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Optimierung, und wir nutzen sie, um unsere eigenen Abläufe zu optimieren, und wir arbeiten daran, den Energieverbrauch zu senken.“ Emissionen durch KI-Computing in unseren Rechenzentren“, schrieben die Top-Nachhaltigkeitsmanager des Unternehmens, Ben Gomes, Senior Vice President für Lernen und Nachhaltigkeit, und Kate Brandt, Chief Sustainability Officer, in einem Blogbeitrag über den Bericht.

In seinem Bericht stellte das Unternehmen jedoch auch fest: „Wir müssen auch weiterhin Wege finden, den ökologischen Fußabdruck von KI-Modellen zu verringern.“

Seit mindestens einem halben Dutzend Jahren schreibt Google der künstlichen Intelligenz zu, dass sie einige seiner anspruchsvollsten Nachhaltigkeitserfolge ermöglicht hat, insbesondere durch die Reduzierung des Energieverbrauchs in seinem riesigen Netzwerk von Rechenzentren und die Umstellung auf mehr erneuerbare Stromquellen.

Jeff Dean, Chefwissenschaftler bei Google DeepMind und Google Research, stellt fest, dass die Arbeitsbelastung durch KI schnell wächst – sie kann aber auch Teil der Lösung sein. Google-Forscher hätten den Energiebedarf für das Training eines KI-Modells bereits um das bis zu 100-fache und die Emissionen um das bis zu 1.000-fache reduziert, schrieb er in dem Bericht. „Wir planen, diese Testpraktiken weiterhin anzuwenden und weiterhin neue Wege zu entwickeln, um KI-Computing effizienter zu machen.“

Der Bericht geht nicht weiter auf das Thema ein, aber Google hat Grund zur Sorge – und es ist nicht nur die Elektrizität, die ein Problem darstellt. Der Wasserverbrauch von Google steigt im Gleichschritt mit der Errichtung weiterer Rechenzentren zur Unterstützung seiner KI-Technologien dramatisch an. Wasser ist wichtig, um Rechenzentren kühl zu halten, und im Jahr 2022 verbrauchte Google weltweit 5,6 Milliarden Gallonen, verglichen mit 3,4 Milliarden Gallonen im Jahr 2019.

Google hat sich im September 2021 verpflichtet, bis 2030 120 Prozent des in Rechenzentren und Büros verbrauchten Frischwassers wieder aufzufüllen. Bis 2022 ist es dem Unternehmen jedoch nur gelungen, 6 Prozent seines Verbrauchs oder 271 Millionen Gallonen Wasser wieder aufzufüllen. Eine Herausforderung sei der Mangel an Wasserauffüllungsprojekten, berichtete das Unternehmen.

Ein Beispiel für die vielen Einsatzmöglichkeiten der Google Earth Engine. Screenshot aus einem Video von Google.

Positiv zu vermerken ist, dass Google einen beträchtlichen Teil seiner wachsenden KI-Kapazität für Dienste bereitstellt, die sich mit vielen Dimensionen der Klimakrise befassen, darunter:

Verwenden Sie einen Nest-Thermostat? Diese Gadgets nutzen maschinelles Lernen, um Einstellungen basierend auf Daten wie Wettervorhersagen, Belegungsplänen und Netzstrommixen anzupassen. Der Nest Renew-Dienst ermöglicht es Hausbesitzern beispielsweise, nach Möglichkeit der Nutzung sauberer Energie Vorrang einzuräumen. Google berichtet, dass Nest-Thermostate seit 2011 eine kumulative Energieeinsparung von 113 Milliarden Kilowattstunden ermöglicht haben, was dem Doppelten des jährlichen Stromverbrauchs Portugals entspricht.

Ein Dienst, der Google Cloud-Kunden angeboten wird, ist Active Assist, der mithilfe von Algorithmen für maschinelles Lernen Arbeitslasten innerhalb der Informationstechnologie-Infrastruktur eines Unternehmens identifiziert, bei denen es sich möglicherweise um „Zombies“ handelt, die unnötig Energie verbrauchen. Die Funktion hilft Benutzern, diese Ressourcen abzuschalten und so möglicherweise den CO2-Ausstoß zu senken.

Active Assist ist Teil der Carbon Sense Suite, die auch eine Ressource umfasst, die Unternehmen bei der Berechnung monatlicher Emissionsdaten im Zusammenhang mit ihrer Technologie unterstützt.

Google hat mehrere Ressourcen erstellt, die klimabezogene Informationen über Ökosysteme bereitstellen. Viele dieser Tools beziehen Daten aus der 2010 eingeführten Google Earth Engine, die mittlerweile 1.000 klima- und naturbezogene Beobachtungsdatensätze hostet. (Wenn Sie sich Videos zum Gletscherrückgang angesehen haben, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Google Earth dahintersteckt.)

Eine Nahaufnahme der Großen Seen der USA im Freshwater Ecosystems Explorer von Google. Quelle: Google

Der Freshwater Ecosystems Explorer, der in Zusammenarbeit mit dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen und der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission entwickelt wurde, dürfte für Nachhaltigkeitsteams von Interesse sein, die aktiv Strategien zur Wasserverwaltung entwickeln. Es visualisiert unter anderem Schätzungen darüber, wie Wasser vom Land in die Atmosphäre gelangt.

Teil des kostenlosen Environmental Insights Explorer, der sich an Bürger- und Regionalplaner richtet, ist ein Modul namens Tree Canopy Insights. Das Tool nutzt eine Kombination aus maschinellem Lernen und Luftaufnahmen, um die Baumbedeckung in bestimmten Stadtteilen zu bewerten und Wiederaufforstungsszenarien zu modellieren, die städtische Hitzeinseln reduzieren könnten. Mit Stand März deckt es 350 Städte auf vier Kontinenten ab.

Sie wissen wahrscheinlich bereits, dass Google Maps eine umweltfreundliche Routenplanungsoption für Autofahrer bietet. Neben der Berechnung der Zeit, die ein bestimmter Weg in Anspruch nehmen wird, erfahren Sie auch, welche Option am wenigsten Kraftstoff oder Batteriestrom verbraucht, und zwar mithilfe von Ressourcen wie dem Greenhouse Gas Equivalencies Calculator der Environmental Protection Agency. Fahrer können sich für diese Funktion entscheiden, indem sie die Einstellungen ihres Mobiltelefons aktualisieren, um Informationen wie den Motortyp des von ihnen verwendeten Fahrzeugs und die Anzahl der Räder, die es antreiben, einzuschließen.

Ein Beispiel für umweltfreundliche Routenoptionen in Google Maps. Quelle: Google

Google führt außerdem ein Pilotprojekt namens Green Light durch, das Teil des Environmental Insights Explorer ist und dazu dient, Daten an stark befahrenen Kreuzungen zu messen und KI-Empfehlungen zu geben, um den Ampelwechsel im Hinblick auf eine Reduzierung der Emissionen zu optimieren. Erste Ergebnisse haben laut dem Umweltfortschrittsbericht von Google eine Reduzierung um etwa 10 Prozent gezeigt.

Google begann, KI für Überschwemmungsvorhersagen in Indien und dann in Bangladesch einzusetzen. Seit Mai deckt die Flood Hub-Plattform, die Prognosen bis zu sieben Tage im Voraus liefern kann, Gebiete mit hohem Überschwemmungsrisiko in 80 Ländern in Afrika, im asiatisch-pazifischen Raum, in Europa sowie in Süd- und Mittelamerika ab. Noch vor einem Jahr waren die Vorhersagen nur zwei Tage im Voraus verfügbar.

Im Hinblick auf Waldbrände hat Google seine Such- und Kartendienste mithilfe von Satellitenbildern und KI-Analysen von Google Earth Engine angepasst, um Daten über aktive Hotspots bereitzustellen. Die Mission besteht darin, Waldbrandgrenzen zu identifizieren und zu veranschaulichen, wertvolle Erkenntnisse für Feuerwehrleute zu liefern und die Sicherheit der Bürger vor Ort zu gewährleisten.

Die obigen Beispiele stellen einige der bekannteren Tools dar, die im 104-seitigen Umwelt-Update von Google beschrieben werden, das Kennzahlen zum Fortschritt im Jahr 2022 bietet. Google nutzt KI auch, um Elemente seines eigenen Nachhaltigkeitsprogramms zu verwalten.

Beispielsweise nutzt das Unternehmen automatisierte Kontrollen und maschinelles Lernen, um zu optimieren, wo in seinen Cloud-Computing-Betrieben bestimmte Aufgaben ausgeführt werden, sodass die am wenigsten CO2-intensiven Stromoptionen genutzt werden können.

Dampf steigt aus Kühltürmen in Google-Rechenzentren in der wallonischen Region Belgiens auf. Quelle: Google

Tatsächlich hat das Unternehmen die Kühl- und Energieeffizienzaufgaben seines Rechenzentrums bereits vor etwa fünf Jahren AI anvertraut. Dieses System hat Prozessverbesserungen vorgeschlagen, wie z. B. die Verbreitung von Kühlfunktionen, um den Wasserverbrauch an bestimmten Standorten zu senken, wie aus Materialien hervorgeht, die Google über diese Bemühungen geteilt hat.

Während Google die spezifischen Auswirkungen von KI auf seine Nachhaltigkeitsziele nicht darlegt, gab das Unternehmen an, dass es die „Kohlenstoffintensität“ seines Umsatzes seit 2011 um 76 Prozent reduziert hat. Google meldete 10,2 Millionen Tonnen Kohlendioxidäquivalent (tCO2e). für 2022, verglichen mit 11,4 Millionen Tonnen CO2e im Jahr 2021. Die speziell mit dem Stromverbrauch verbundenen Emissionen gingen in diesem Zeitraum um 69 Prozent zurück, berichtete das Unternehmen.

Es sei darauf hingewiesen, dass Google letztes Jahr Änderungen an seiner CO2-Bilanzierungsmethode für Scope 3 vorgenommen hat – dieser Teil macht fast 75 Prozent seines gesamten CO2-Fußabdrucks aus. Ohne diese Änderungen wären die Scope-3-Emissionen des Unternehmens im Jahr 2022 höher gewesen, sagte das Unternehmen.

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