La inteligencia artificial ya es un problema medioambiental

La era de la inteligencia artificial (IA) generativa est¨¢ cambiando el mundo, tanto en sentido figurado como literal. El consumo energ¨¦tico y de agua de las grandes tecnol¨®gicas, principales desarrolladoras de esta tecnolog¨ªa, as¨ª como sus emisiones de carbono, se han disparado en los ¨²ltimos a?os. Y las proyecciones muestran que la tendencia no variar¨¢. Aunque ninguna compa?¨ªa dice oficialmente que ese incremento obedezca a la irrupci¨®n de la IA, los n¨²meros muestran un salto importante en 2022, el a?o en que OpenAI lanz¨® ChatGPT e inaugur¨® la carrera de la IA generativa.

Siete de las 10 mayores empresas del mundo por capitalizaci¨®n burs¨¢til son tecnol¨®gicas, lo que da una idea de la importancia del sector. Las grandes industrias tienen grandes necesidades de recursos. Con todo, los datos muestran un salto importante. Shaolei Ren, profesor asociado de ingenier¨ªa el¨¦ctrica y computacional de la Universidad de California, Riverside y especialista en sostenibilidad de la IA, cree que no es aventurado inferir que la IA es responsable de esta escalada en la contaminaci¨®n y el consumo de recursos. El aumento en los dos ¨²ltimos a?os, sostiene, ha sido muy abultado y coincide en el tiempo con una inversi¨®n fuerte en IA generativa y otros servicios relacionados con la IA.

M¨¢s energ¨ªa

Las ¨²ltimas cifras disponibles de Google y Microsoft, los principales desarrolladores de esta tecnolog¨ªa, reflejan crecimientos abultados por segundo a?o consecutivo en las tres magnitudes clave. Google, responsable del modelo Gemini, acaba de reportar en su memoria medioambiental un incremento del 16,2% en el consumo energ¨¦tico en 2023 respecto al curso anterior. Por su parte, Microsoft, due?o de Copilot y que ha prestado sus infraestructuras a OpenAI para desarrollar todas las versiones de ChatGPT y el generador de im¨¢genes Dall-E, ha registrado un crecimiento del 28,7%, seg¨²n refleja su informe anual de sostenibilidad. La empresa fundada por Bill Gates ha duplicado sus necesidades energ¨¦ticas entre 2020 y 2023, pasando de 11,2 millones de megavatios-hora (MWh) a 24 millones de MWh. En Google ha pasado casi lo mismo, con un incremento del 67% en este periodo.

Los procesadores GPU, los usados en el entrenamiento de modelos de IA, son mucho m¨¢s potentes que las CPU, hasta ahora predominantes en los centros de datos, y, por consiguiente, consumen m¨¢s energ¨ªa (hasta 10 veces m¨¢s). El entrenamiento de los grandes modelos de lenguaje requiere de decenas de miles de GPU operando d¨ªa y noche durante semanas o meses. Los modelos m¨¢s avanzados se reentrenan peri¨®dicamente para incorporar datos actualizados y cada vez que un usuario escribe un prompt (una orden) en su m¨®vil u ordenador, la respuesta se computa en un centro de datos. Toda esta actividad ha estirado la demanda energ¨¦tica, hasta el punto de que algunas compa?¨ªas, conscientes de que la tendencia se mantendr¨¢ al alza durante tiempo, est¨¢n estudiando desarrollar peque?as centrales nucleares para asegurarse un suministro suficiente y estable.

M¨¢s agua

Los centros de datos en los que se opera la IA (y toda la actividad digital) son grandes naves industriales pobladas de hileras e hileras de racks, varios procesadores dispuestos en forma de armario o nevera. Todos esos procesadores y servidores, que alojan nuestros datos y ejecutan programas en l¨ªnea, funcionan d¨ªa y noche. Esa actividad emite mucho calor; si no se controla la temperatura, los equipos pueden estropearse.

En la refrigeraci¨®n de los centros de datos se usa agua, que se pulveriza para refrescar el ambiente. El consumo de este recurso tambi¨¦n ha contabilizado en 2023 alzas del 13,8% y el 21%, respectivamente, unas cifras similares a las del a?o anterior. Microsoft, por ejemplo, ha reportado haber usado casi 13.000 millones de litros de agua. M¨¢s de la mitad de ese volumen (unos 8.000 millones de litros) se evapor¨® o consumi¨®, por lo que no se pudo reutilizar. Google, por su parte, necesit¨® menos agua, unos 8.600 millones de litros, pero solo devolvi¨® al sistema el 26,6% de esa cantidad.

Estas cifras, no obstante, no dan una fotograf¨ªa completa del consumo real de los desarrolladores de IA. Las compa?¨ªas solo aportan datos del agua que usan en la refrigeraci¨®n de los centros de datos, pero no incluyen en sus memorias ni la que se emplea en generar la electricidad que consumen ni la usada en la cadena de suministro de los productos (principalmente en la elaboraci¨®n de chips y otro hardware), como s¨ª sucede por ejemplo con las emisiones de carbono.

¡°Las empresas esconden ese dato intencionalmente¡±, sostiene Ren. ¡°Por eso es muy revelador que Apple dijera accidentalmente en su ¨²ltimo informe de desempe?o medioambiental que su consumo indirecto de agua debido a la cadena de suministro representa el 99% de su huella h¨ªdrica total¡±. Bas¨¢ndose en los datos de consumo directo de agua de Apple, concluye Ren, eso implicar¨ªa que el consumo real de Apple fue en 2023 de al menos 300.000 millones de litros. ¡°Ese volumen de agua es suficiente para regar el 0,1% del trigo cosechado al a?o en todo el mundo¡±, ilustra.

M¨¢s emisiones

En cuanto a las emisiones de carbono, las de Google han crecido un 13% y las de Microsoft, un 3,8% en el ¨²ltimo a?o. El aumento es del 67% y de un 40%, respectivamente, si se observan los cuatro ¨²ltimos a?os.

Seg¨²n Ren, la mayor¨ªa de la poluci¨®n emitida por estas compa?¨ªas tiene que ver con su cadena de suministro. ¡°El principal impulsor del aumento de las emisiones globales de carbono es el asociado a la fabricaci¨®n de chips de IA y a la construcci¨®n de centros de datos¡±, explica.

Mientras que la eficiencia energ¨¦tica del hardware usado para desarrollar y ejecutar la IA ha aumentado en los ¨²ltimos a?os y lo seguir¨¢ haciendo en los pr¨®ximos, se?ala el investigador, ¡°es muy poco probable que el carbono incorporado disminuya a corto plazo debido a la mayor demanda de hardware de IA¡±.

La carrera por la IA

Desde Google a Microsoft, pasando por Meta o Amazon (que todav¨ªa no han publicado sus memorias medioambientales de este a?o) y Apple, todas las grandes tecnol¨®gicas est¨¢n inmersas en programas para mejorar sus registros de emisiones de carbono y reducir la cantidad de agua usada. El objetivo de muchas de ellas es llegar a 2030 con una huella ambiental muy baja.

Ren y sus colegas exponen en un art¨ªculo que acaba de ser aceptado en la revista Communication of the ACM, de referencia en el sector inform¨¢tico, algunas proyecciones bas¨¢ndose en consumos actuales y en las tendencias del sector. La demanda global de la IA ser¨¢ responsable del uso de entre 4,2 y 6,6 billones de litros para 2027, el equivalente a la mitad de agua usada cada a?o en Reino Unido. Ese mismo a?o, la demanda energ¨¦tica de la IA ser¨¢ de entre 85 y 134 TWh. En t¨¦rminos comparativos, la producci¨®n mundial de bater¨ªas se situ¨® en 2023 en torno al teravatio por hora (1 TWh).

¡°Si solo nos fijamos en las emisiones derivadas de su consumo energ¨¦tico y de agua directos, pueden lograr no tener emisiones ni gastar m¨¢s agua de la que aportan para 2030, puede que incluso antes¡±, concluye Ren. ¡°Pero si atendemos a su huella real, es bastante improbable que consigan la neutralidad para 2030¡å.

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