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16 de des. 2024

The Unpaid Toll: Quantifying the Public Health Impact of AI

 https://arxiv.org/abs/2412.06288


The surging demand for AI has led to a rapid expansion of energy-intensive data centers, impacting the environment through escalating carbon emissions and water consumption. While significant attention has been paid to AI's growing environmental footprint, the public health burden, a hidden toll of AI, has been largely overlooked. Specifically, AI's lifecycle, from chip manufacturing to data center operation, significantly degrades air quality through emissions of criteria air pollutants such as fine particulate matter, substantially impacting public health. This paper introduces a methodology to model pollutant emissions across AI's lifecycle, quantifying the public health impacts. Our findings reveal that training an AI model of the Llama3.1 scale can produce air pollutants equivalent to more than 10,000 round trips by car between Los Angeles and New York City. The total public health burden of U.S. data centers in 2030 is valued at up to more than $20 billion per year, double that of U.S. coal-based steelmaking and comparable to that of on-road emissions of California. Further, the public health costs unevenly impact economically disadvantaged communities, where the per-household health burden could be 200x more than that in less-impacted communities. We recommend adopting a standard reporting protocol for criteria air pollutants and the public health costs of AI, paying attention to all impacted communities, and implementing health-informed AI to mitigate adverse effects while promoting public health equity.





Air Pollution and the Public Health Costs of AI

 




With the growing adoption of large language models, such as OpenAI's ChatGPT, the enormous environmental footprint of artificial intelligence, or AI, is increasingly in the news. This cost is often discussed in terms of electricity consumed, carbon released into the atmosphere, and water needed to operate massive data centers.




12 de des. 2024

Whitepaper: Digitalización, sostenibilidad y centros de datos

 https://www.digitalrealty.es/resources/white-papers/digitalizacion-sostenibilidad-centros-de-datos?li_fat_id=adbc0629-ebb0-4133-a768-40dfdf006500


Este documento es una investigación sobre la relación entre el desarrollo de la economía digital en España y su influencia en índices de desarrollo sostenible como las emisiones de CO2. Sus conclusiones se centran en los efectos del binomio digitalización-sostenibilidad a nivel macro y microeconómico.


El binomio digitalización-sostenibilidad es hoy evidente: la digitalización es una condición necesaria para lograr los objetivos de responsabilidad medioambiental, pues contribuye a la descarbonización de la economía. En nuestro país ya superamos el umbral de desarrollo digital a partir del cual una mayor digitalización supone menores emisiones.


El estudio confirma que en la actualidad una mayor intensidad digital está asociada a una reducción sistemática de emisiones de CO2 per cápita. Descarga el informe para saber más sobre el efecto positivo que la economía del dato está generando para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y el papel de infraestructuras críticas como los centros de datos para facilitar la interconexión entre usuarios y servicios digitales.








19 de nov. 2024

El callejón sin salida de los chips: su fabricación ya consume la misma energía que países enteros

 

Los expertos advierten de que satisfacer la explosiva demanda de microprocesadores en el mercado se está convirtiendo en un obstáculo para la transición verde.


Fabricación chips
Dos trabajadores en las instalaciones de ASML en Veldhoven, Países Bajos.

La primera mitad del 2024 fue un éxtasis para la compañía estadounidense Nvidia, la empresa del momento en el mundo de los chips. La firma triplicó los envíos globales de semiconductores, dejando clara una máxima de estos tiempos: el mundo está hambriento de esta diminuta tecnología. Sin embargo, sobre su producción se asienta un magno desafío, la creciente demanda de energía eléctrica que requieren los semiconductores en su fabricación. Los expertos advierten de que satisfacer la explosiva necesidad de microprocesadores en el mercado se está convirtiendo en un obstáculo para la transición verde. Los enormes y complejos equipos donde se imprimen los chips de vanguardia requieren ingentes cantidades de energía eléctrica para crear una tecnología que se ha vuelto crucial, entre otras áreas, para el desarrollo de la inteligencia artificial y los centros de datos.

En concreto, los microprocesadores, esas diminutas placas rectangulares que usan los ordenadores, lavadoras o teléfonos móviles, requieren de complejas máquinas de litografía ultravioleta extrema (EUV, por sus siglas en inglés) para su fabricación; un proceso que baña a las obleas de silicio —el material base de los chips— con ondas de luz invisibles para el ojo humano.

Según información de Bloomberg, para recrear los haces lumínicos, los últimos modelos de estos equipos especializados necesitan consumir alrededor de un megavatio de electricidad, o el equivalente al gasto energético promedio de un hogar español durante cuatro meses. La consultora estadounidense McKinsey ya advertía hace una década de que una planta de fabricación de semiconductores típica consumía tanta energía al año como aproximadamente 50.000 hogares. De hecho, la entidad señalaba entonces que las “mega fábricas” estaban consumiendo más electricidad que las plantas automotrices y las refinerías.

ASML
Un sistema de litografía ultravioleta extrema fabricado por empresa fabricante de chips ASML, en una imagen cedida por la compañía.ASML

Jose Luis Costa, experto del CSIC en nanotecnología, suscribe que de momento esta situación no se está viendo como un problema en la mayoría de regiones, “porque es un sector estratégicamente crítico donde no va a haber impedimentos en el gasto de energía”. Más allá de la electrónica de consumo, segmentos como el armamentístico, el espacial o de los automóviles también han visto cómo los chips se han convertido en parte indispensable del desarrollo de productos. Según la World Semiconductor Trade Statistics, las ventas mundiales de microprocesadores subieron un 16,3% interanual a inicios de este año, hasta los 39.700 millones de dólares (unos 37.040 millones de euros), y la previsión es que crezcan un 13,1% en 2024.

El protagonista indispensable en la manufactura de esta tecnología es Taiwán, que aloja a la empresa líder en la fabricación: Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSCM). Se estima que del 60% al 70% de la fabricación global de chips sale de esta pequeña isla ubicada en el extremo oriente de Asia. Según Bloomberg, debido a la alta cantidad de consumo eléctrico necesario para hacer funcionar a las máquinas de litografía, se espera que TSMC pronto consuma más energía que toda la población de 21 millones de personas de países como Sri Lanka. En 2020, la compañía representó aproximadamente el 6% del consumo total de energía de Taiwán y se cree que esa cifra aumentará al 12,5% para 2025.

El problema reside en que la industria de Taiwán depende en gran medida de combustibles fósiles. Más del 80% de su energía proviene de la quema de carbón y gas, según los datos del centro de estudios News Lines Institute. Para contrarrestar la situación, en 2016 el gobierno de la isla se fijó el objetivo de obtener para 2025 el 20% de la electricidad de fuentes renovables a través del desarrollo de la energía solar y la capacidad eólica marina.

La cifra, no obstante, parece estar lejos de alcanzarse. El último análisis energético publicado en julio desvelaba que para finales de 2021 solo el 6% de la energía provenía de fuentes renovables, lo que ha llevado a los funcionarios a rebajar su meta al 15%. Según informa para Bloomberg, Liang Chi-Yuan, catedrático de gestión de la Universidad Nacional Central de Taoyuan, Taiwán no tendrá suficiente capacidad eléctrica para dar cabida a su industria de semiconductores, a menos que los fabricantes de chips empiecen a construir sus propias plantas de suministro eléctrico.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)
Varias personas pasean en el exterior del edificio del fabricante de chips TSMC en Taiwán, el 28 de julio.ANN WANG (REUTERS)

Otros países con un importante historial en la fabricación de semiconductores atraviesan un dilema parecido. En Corea del Sur, el gigante tecnológico Samsung dispone de seis plantas de fabricación de semiconductores que representaron el 3% de la factura energética del país en 2021. Sin embargo, en su intento por competir directamente con TSMC en la manufactura de chips para clientes externos, la firma surcoreana busca expandir el número de máquinas EUV. El aterrizaje de nuevos equipos supone un reto para el esquema energético del país asiático, que también es altamente dependiente de la quema de carbón y gas. Hasta 2018, cerca del 80% de la energía del país provenía de estas fuentes, según los datos del Banco de desarrollo de Asia.

“Los procesos de fabricación de chips requieren una precisión extrema y un control riguroso, lo que a menudo genera enormes demandas de electricidad y agua. Además, muchos de los materiales utilizados en la fabricación de semiconductores, como el silicio, requieren procesos intensivos de extracción y purificación que consumen mucha energía. Por estos motivos, este modelo de producción no es sostenible a largo plazo”, sostiene Costa.

La industria se defiende argumentando que el desarrollo de esta tecnología está permitiendo avances en sostenibilidad y ahorro energético en otras áreas. El Instituto de Estrategia Internacional de Tecnología Industrial de Taiwán arguye que cada kilovatio de electricidad producida por TSMC puede ahorrar hasta cuatro de electricidad para el mundo.

Costa, parcialmente de acuerdo con este argumento, expone que ya se están estudiando formas más sostenibles para la producción de chips, como la luz para procesar la información o estados cuánticos que “serán extremadamente eficientes y disminuirán considerablemente el gasto de energía y las consecuencias medioambientales”. Pone como ejemplo el reciente anuncio de Canon, que busca introducirse en el mercado de máquinas de litografía —actualmente dominado por la holandesa ASML— a través de la nano impresión, que según Costa augura tamaños similares, pero con una décima parte del precio y el consumo energético.

Aunque con menor protagonismo, otros jugadores en la arena de los chips, como Intel, también están intentando que la carrera por liderar el mercado sea más verde y sostenible. La firma estadounidense ha logrado obtener mejores resultados que sus pares asiáticos en materia de recursos renovables, en parte porque tiene acceso a energía verde en sus instalaciones de Arizona, Nuevo México y Oregón. Según Bloomberg, la empresa obtuvo el 80% de su electricidad de fuentes renovables en 2021, frente al 71% del año anterior. Aunque, el medio económico también advierte que el consumo general de electricidad también está aumentando significativamente debido a las técnicas de fabricación avanzadas.

Axion
Fotografía cedida por Google donde se muestra a Axion, su primera unidad central de procesamiento (CPU) basada en Arm.GOOGLE (EFE/GOOGLE)

En la carrera por liderar este complejo mercado, que requiere de numerosas capas de diseño y fabricación, varios países han puesto sobre la mesa grandes sumas de dinero para crear una capacidad de fabricación que les permita defenderse de los shocks en la cadena de suministro, como sucedió durante la pandemia. Estados Unidos aprobó un plan de 52.000 millones de dólares para levantar sus propias fábricas y la Unión Europea ha desplegado 49.000 millones de euros para atraer inversión extranjera. Sin embargo, el impacto ambiental no parece ser una consideración importante en ninguna de las dos jurisdicciones. “Los desafíos ya son demasiado complejos; en ese contexto, los argumentos energéticos y medioambientales son, tristemente, secundarios”, zanja Costa.

De momento, la demanda de máquinas litográficas sigue aumentando. El analista de Bloomberg Intelligence, Masharo Wakasugi, predice ASML, que se ha convertido prácticamente en la única firma capaz de diseñar y fabricar estos equipos, venderá un 30% de EUV más este año, lo que se traduce en más aumento energético para los países fabricantes. “Debemos concienciarnos como individuos de la situación de emergencia en la que estamos y hacer y exigir hacer algo al respecto. Si no actuamos ahora, en 20 años vamos a notar las consecuencias”, concluye.

13 de nov. 2024

Report | Mapping the Impacts and Conflicts of Rare-Earth Elements

 



Mapping Barcelona’s green and digital transition impacts on the Global South

 


The infrastructural conditions of (de-)growth: The case of the internet

 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921800923002641


Abstract

Infrastructure studies represent a domain that remains significantly uncharted among degrowth scholars. This is paradoxical considering that infrastructures constitute a fundamental prerequisite for the equitable distribution of many aspects of human well-being that degrowth proponents emphasize. Nonetheless, the substantial resource and energy consumption associated with infrastructures cannot be overlooked. The internet offers an instructive case study in this sense, at its best it forges human connections and is productive of considerable societal value. The resource implications of the often-overlooked internet physical layer of data-centres and submarine cables needs to be acknowledged. Furthermore, the ways in which assumptions of perpetual growth are built into this global infrastructure via the logic layer of internet protocols and other governing mechanisms such as finance and network design need to be examined if we are to determine the extent to which such infrastructures are inherently growth dependent. In making these two arguments, we draw upon the work of both Science and Technology Studies (STS) and Large Technological System (LTS) studies on the inherent problems of large infrastructures which have thus far seen little engagement with questions of degrowth. We review the case of the internet and suggest a number of scenarios that illustrate potential roles for such infrastructures in any planned reduction of economic activity.

3 de nov. 2024

Vídeos de divulgación sobre Sostenibilidad de las TIC (Green Computing) de Alberto Prieto

 

Blackrock CEO Larry Fink: The next 1,000 billion-dollar start-ups will be in climate tech

 https://www.cnbc.com/2021/10/25/blackrock-ceo-larry-fink-next-1000-unicorns-will-be-in-climate-tech.html 




Beyond the Buzzword: What is Climate Tech?

Microsoft Targets Nuclear to Power AI Operations. The tech company aims to expedite the nuclear regulatory process using AI

 https://www.wsj.com/tech/ai/microsoft-targets-nuclear-to-power-ai-operations-e10ff798?st=cAaWix&reflink=desktopwebshare_permalink&mc_cid=8250ecc67e&mc_eid=7f01981b78 

How to Build an AI Data Center

 


We often think of software as having an entirely digital existence, a world of “bits” that’s entirely separate from the world of “atoms." We can download endless amounts of data onto our phones without them getting the least bit heavier; we can watch hundreds of movies without once touching a physical disk; we can collect hundreds of books without owning a single scrap of paper.

But digital infrastructure ultimately requires physical infrastructure. All that software requires some sort of computer to run it. The more computing that is needed, the more physical infrastructure is required. We saw that a few weeks ago when we looked at the enormous $20 billion facilities required to manufacture modern semiconductors.


Will AI’s huge energy demands spur a nuclear renaissance?

 





27 d’oct. 2024

Fixing AI’s energy crisis

 The data centres needed to power AI are guzzling electricity by the gigajoule. By 2026, the International Energy Agency predicts data centres’ energy consumption will increase by between 35% and 128%, adding each year something between the annual energy consumption of Sweden and Germany. Potential remedies for this looming energy crisis include introducing new chip architectures, switching to analogue computing and using photonics to encode data in light instead of wires.


https://www.nature.com/articles/d41586-024-03408-z?mc_cid=eaa1a99559&mc_eid=7f01981b78

23 d’oct. 2024

The Digital Economy Report 2024 | UN Trade and Development


https://unctad.org/publication/digital-economy-report-2024  


  

The Digital Economy Report 2024

 https://unctad.org/publication/digital-economy-report-2024


The Digital Economy Report 2024 underscores the urgent need for environmentally sustainable and inclusive digitalization strategies.

Digital technology and infrastructure depend heavily on raw materials, and the production and disposal of more and more devices, along with growing water and energy needs are taking an increasing toll on the planet.

For example, the production and use of digital devices, data centres and information and communications technology (ICT) networks account for an estimated 6% to 12% of global electricity use.

Developing countries bear the brunt of the environmental costs of digitalization while reaping fewer benefits. They export low value-added raw materials and import high value-added devices, along with increasing digital waste. Geopolitical tensions over critical minerals, abundant in many of these countries, complicate the challenges.

The report calls for bold action from policymakers, industry leaders and consumers. It urges a global shift towards a circular digital economy, focusing on circularity by design through durable products, responsible consumption, reuse and recycling, and sustainable business models.

The digital economy is booming. Annual smartphone shipments have more than doubled since 2010, hitting 1.2 billion in 2023. Internet of things (IoT) devices are projected to surge 2.5 times from 2023 to 39 billion by 2029. New data from 43 countries, representing about three quarters of global GDP, show business e-commerce sales grew nearly 60% from 2016 to 2022, to reach $27 trillion.

This growth is taking an increasingly heavy toll on the environment.

The digital economy is resource intensive. A two-kilogram computer requires 800 kilograms of raw materials. A smartphone, from production to disposal, requires about 70 kilograms.

While the production phase is the most impactful – generating some 80% of smartphone greenhouse gas (GHG) emissions – environmental harm occurs throughout the lifecycle of devices and ICT infrastructure, including through e-commerce.

Digital waste is growing faster than collection rates. Waste from screens and small IT equipment rose 30% between 2010 and 2022, reaching 10.5 million tons. Improper disposal leads to pollution and other health and environmental hazards.

Increasing demand for data transmission, processing and storage for new technologies like blockchain, artificial intelligence (AI), fifth generation (5G) mobile networks and IoT is boosting emissions. For example, the ICT sector emitted an estimated 0.69 to 1.6 gigatons of CO2 equivalents in 2020, corresponding to 1.5% to 3.2% of global GHG emissions.

Addressing these issues requires policy reforms, technological innovations and action from all stakeholders – policy makers, businesses, and consumers – to make business models more circular, logistics more energy efficient, packaging more sustainable and consumption more responsible.

As digital devices become more complex, they require more mineral resources. Phones used 10 elements from the periodic table in 1960, 27 in 1990 and 63 in 2021.

As a result, demand for critical minerals critical for both digital and low-carbon technologies is soaring. For instance, demand for cobalt, graphite and lithium is expected to increase by 500% by 2050, according to the World Bank.

Securing access to critical minerals is increasingly a strategic priority for many countries, intensifying global competition and raising the risk of geopolitical challenges in a highly concentrated market.

In 2023, the Democratic Republic of the Congo produced 74% of the world’s cobalt, Australia and Chile accounted for 72% of lithium production, and Gabon and South Africa produced 59% of manganese. China handles over half of global processing for aluminium, cobalt and lithium, and nearly 100% for natural graphite.

For resource-rich developing countries, rising mineral demand presents economic opportunities. However, to fully capitalize they must advance up the value chains rather than just supplying raw materials. Otherwise, their commodity dependence could deepen, increasing economic vulnerabilities and preventing benefits from reaching local communities.

Mining these critical minerals also raises environmental and social concerns.

Addressing these challenges requires international cooperation, sustainable sourcing, and policies that balance the needs of all stakeholders to ensure a stable and ethical supply chain for critical minerals.

A pressing concern is digitalization’s increasing energy and water needs.

From 2018 to 2022, electricity consumption by 13 of the largest data centre operators more than doubled. Worldwide, data centres are estimated to have consumed as much energy as France in 2022 – 460 terawatt-hours (TWh) of electricity. Their energy consumption is expected by the International Energy Agency to double to 1,000 TWh in 2026.

Such consumption can strain local electricity grids. For example, data centres in Singapore accounted for around 7% of the country’s electricity demand in 2020, and in Ireland that share was as high as 18% in 2022.

Cryptocurrency technologies are also energy intensive. For example, Bitcoin mining's global energy consumption rose 34 times between 2015 and 2023, reaching an estimated 121 TWh.

Digitalization’s water consumption is also growing, which is cause for concern in a world where two billion people still lack access to safe drinking water.

In 2022, Google’s data centers and offices consumed more than 21 million cubic meters of water. Newer technologies, such as generative AI, also require more potable water for cooling servers.

In the United States, one-fifth of data centre servers’ direct water footprint reportedly comes from watersheds that are moderately to highly water-stressed.

Addressing the energy and water footprints of digitalization requires coordinated efforts from tech companies and policymakers to improve energy efficiency and reduce water use.

10 d’oct. 2024

Electronic waste has grown to record levels. Here’s why that’s a huge problem

 https://edition.cnn.com/2024/03/20/climate/electronic-waste-recycling-climate-un/index.html




The numbers are staggering. In 2022, the world generated 62 million metric tons of electronic waste, also known as “e-waste,” according to the United Nations Global E-waste Monitor released Wednesday.


A bottle of water per email: the hidden environmental costs of using AI chatbots

 https://www.washingtonpost.com/technology/2024/09/18/energy-ai-use-electricity-water-data-centers/

Often, water systems are used to cool the equipment and keep it functioning. Water transports the heat generated in the data centers into cooling towers to help it escape the building, similar to how the human body uses sweat to keep cool, according to Shaolei Ren, an associate professor at UC Riverside.



After a lengthy court battle, the Oregonian newspaper forced Google to disclose how much its data centers were using in The Dalles, about 80 miles east of Portland; it turned out to be nearly a quarter of all the water available in the town, the documents revealed.

In July, Google released its most recent environmental report, showing its carbon emission footprint rose by 48 percent, largely due to AI and data centers. It also replenished only 18 percent of the water it consumed — a far cry from the 120 percent it has set as a goal by 2030. “Google has a long-standing commitment to sustainability, guided by our ambitious goals—which includes achieving net-zero emissions by 2030,” said Mara Harris, a spokesperson for Google.