Bernard van Gastel ist Dozent für nachhaltige Digitalisierung am Institut für Computing und Informationswissenschaften (ICIS) der Radboud-Universität. Dort gründete er als Vorreiter für Nachhaltigkeit das Software Energy Lab. Außerdem ist er am Nationalen Bildungslabor für KI (NOLAI) tätig. Wir sprachen mit ihm über Nachhaltigkeit in der IKT.
Digitalisierung und künstliche Intelligenz (KI) sind zunehmend mit unserem Alltag verflochten. Dabei stellt sich die Frage: Wie viel Energie kostet das eigentlich? Van Gastel macht sich Sorgen um die Nachhaltigkeit dieser digitalen Revolution. „Wir haben die Digitalisierung nicht im Griff“, stellt er fest. „Sie ist fast schon zu einem Selbstzweck geworden.“
Die versteckten Kosten der KI
Wenn man Google fragt, wie viel Strom ein ChatGPT-Befehl verbraucht, lautet die Antwort: so viel wie drei Minuten Lampenlicht. Doch die Realität ist komplexer. „Die Generierung von tausend Antworten kostet etwa eine Wattstunde. Das ist gar nicht so viel, könnte man meinen. Aber es hängt stark von den Chips ab, auf denen das Programm läuft“, erklärt Van Gastel.
KI-Chips wie TPUs und NPUs nutzen Energie effizienter, doch größere Modelle erfordern spezielle Hardware im Wert von Zehntausenden Euro. „Eine Google-Suche verbraucht hundertmal weniger Energie als eine KI-Anfrage“, erklärt Van Gastel. „Aber dafür muss man vielleicht zehnmal suchen, um zu einer guten Antwort zu gelangen.“
KI als Energiefresser
Die Energiekosten beginnen bereits bei der Ausbildung von KI-Modellen. "Man holt sich das gesamte Internet, speichert es, filtert es und trainiert dann das Modell. Das verbraucht eine Menge Energie." Und das ist nur der Anfang. Die für den Betrieb von KI erforderliche Infrastruktur - Rechenzentren und Datennetze - verbraucht bereits mehr als 8 % des gesamten weltweiten Stromverbrauchs. "Und dieser Anteil steigt jährlich um 30-40 Prozent", warnt Van Gastel. "Wegen der KI gibt es viel mehr Investitionen und eine schnellere Expansion."
Gezielter Einsatz der Digitalisierung
Laut Van Gastel liegt das Problem nicht nur in der Technologie, sondern auch in der Art und Weise, wie wir mit ihr umgehen. "Die Digitalisierung ist ein Mittel, kein Zweck. Aber jetzt wird sie oft dazu benutzt, schlecht laufende Prozesse zu digitalisieren. Das ist genau das, was man nicht tun sollte. Denn ein schlecht laufender Prozess bedeutet oft, dass viele Anpassungen notwendig sind, weil er viele Abweichungen enthält. Man sollte also vor allem in gut laufende Prozesse investieren, die relativ viel Zeit in Anspruch nehmen, aber alle sehr standardisiert sind. Diese können Sie digitalisieren. Und dann können Sie Ihre Effizienzgewinne mit begrenzten zusätzlichen Emissionen erzielen."
KI in der Bildung
Van Gastel arbeitet außerdem einen Tag pro Woche beim Nationalen Bildungslabor für KI (NOLAI), das an der Radboud-Universität angesiedelt ist. Dort versucht man, einen anderen Ansatz zu verfolgen. „Wir führen dort Experimente durch, um zu prüfen, ob KI tatsächlich zu besseren Lernergebnissen oder zufriedeneren Schülern führt. Und nur wenn sich ein messbarer positiver Effekt zeigt, machen wir weiter.“
Auch innerhalb des NOLAI wächst das Interesse an den energiebezogenen Auswirkungen von KI. „Wir haben einen Doktoranden eingestellt, um das zu untersuchen“, erzählt Van Gastel. „Bisher haben wir kleine, spezialisierte Modelle verwendet, die wenig Strom verbrauchen. Aber jetzt wollen auch Schulen ChatGPT nutzen. Und dann sieht die Sache schon anders aus.“
Die Frage lautet nun: Können wir im Voraus abschätzen, wie viel Energie eine landesweite Einführung einer KI-Anwendung kosten würde? „Vielleicht ist das nicht realistisch, wenn jeder Schüler eine Grafikkarte mit 300 Watt benötigt, um seine Hausaufgaben zu machen.“
Neue Technologien, neue Herausforderungen
Van Gastel sieht vielversprechende Entwicklungen in der Photonik und im neuromorphen Computing – Technologien, die wesentlich energieeffizienter sein können. Die Integration in bestehende Systeme ist jedoch schwierig. „Das Problem ist, dass sie immer in die bestehende Technologieumgebung integriert werden muss. Und dann wird es sehr schnell sehr kompliziert. Die älteste Software läuft nicht auf jedem neuen Gerätetyp, den man hinzufügt. Diese muss ganz anders programmiert werden. Hinzu kommt, dass wir aus einer Zeit stammen, in der alles auf einem einzigen generischen Chip lief. Jetzt gehen wir zu spezialisierten Chips über, aber das bedeutet auch, dass Software neu geschrieben werden muss.“
Auch die Abhängigkeit von ausländischen Chipherstellern bereitet ihm Sorgen. „Wir sind international anfällig.“
Software als Energiesparer
Im Software Energy Lab untersucht Van Gastel, wie Software den Energieverbrauch von Computern beeinflusst. „Software entscheidet darüber, ob ein Computer in den Ruhezustand wechseln kann. Das kann den Unterschied zwischen 1 Watt und 150 Watt ausmachen.“ Er plädiert für bessere Software, die die vorhandene Hardware effizienter nutzt.
„Übrigens wird der Großteil der Hardware schlecht ausgelastet. Unternehmen nutzen im Durchschnitt nur 14 % ihrer reservierten Kapazität, daher gibt es hier ebenfalls viel Potenzial für Einsparungen.“
Einkauf von grüner Software
Van Gastel arbeitet zudem an nationalen Initiativen, um Behörden bei der nachhaltigen Beschaffung von Software zu unterstützen. „Wir erstellen Standards für Musterverträge, damit Software automatisch auch umweltfreundlich sein muss.“ Er begleitet Ausschreibungen und bewertet Angebote hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit. „Das ist wertvoll, denn so sehe ich, was auf dem Markt schiefläuft, und kann meine Lehre und Forschung entsprechend anpassen.“
Ein aktueller Erfolg ist die nachhaltige Ausschreibung von DigiD, dem größten IT-Produkt der niederländischen Regierung. „Das wurde nun nachhaltig ausgeschrieben. Und diese Informationen teilen wir mit anderen Behörden.“
Bildung und Zusammenarbeit
Van Gastel sieht Bildung als Schlüssel zum Wandel. „Wir haben zwei neue Fächer eingeführt, in denen Nachhaltigkeit ein Qualitätskriterium für Software ist.“ Im Bachelorstudiengang wird Nachhaltigkeit umfassend betrachtet – ökologisch, sozial und wirtschaftlich. Im Masterstudiengang liegt der Schwerpunkt auf ökologischen Auswirkungen.
Zusammenarbeit ist unerlässlich. „Wir arbeiten mit Unternehmen wie Tweede Golf zusammen, die datenschutzfreundliche und nachhaltige Software entwickeln. Und mit regionalen Partnern wie der HAN und dem ROC. So sorgen wir dafür, dass das Wissen in der Region bleibt und die Studierenden besser auf die Praxis vorbereitet sind.“
Ein Aufruf zur Sensibilisierung
Van Gastel schließt mit einer klaren Botschaft: „IKT ist ein Mittel, kein Ziel. Wir müssen sie gezielter einsetzen und besser auf die Nachfrage abstimmen. Nur dann können wir wirklich nachhaltig digitalisieren.“
Um bei den Überlegungen zur Nachhaltigkeit der IKT zu helfen, hat Van Gastel eine Übersicht über die Faktoren erstellt, die es zu berücksichtigen gilt.
