聯合國機(ji)構今(jin)年發(fa)布的《2024年全球電(dian)子(zi)垃圾監測(ce)》報告(gao)顯示(shi)，2022年全球電(dian)子(zi)垃圾的產生量(liang)相(xiang)比2010年增長了(le)82%，達到創紀錄的6200萬噸，相(xiang)當于全球每(mei)人每(mei)年產生了(le)7.8公斤電(dian)子(zi)垃圾。在(zai)電(dian)子(zi)垃圾急劇增長的背景下(xia)，如何解決AI電(dian)子(zi)廢棄物問題(ti)(ti)正在(zai)成為(wei)一(yi)道“必答題(ti)(ti)”。
圖為在第七屆中國國際(ji)進(jin)口博覽會上展出的“Recover E”的電(dian)動方程式賽(sai)車，它由100公斤電(dian)子垃圾制造而成(cheng)。
實現量化評估
生成式AI是典型的資源密集(ji)型產業，其(qi)(qi)技術(shu)發展、應用(yong)十分(fen)依(yi)賴于底層(ceng)硬件規模的擴大。隨著AI應用(yong)的日益普(pu)及(ji)，算力需(xu)求不斷增加，相關算力中心硬件架構愈發復(fu)雜，其(qi)(qi)重量也不斷增加。
英偉(wei)達創始人兼首(shou)席執行官(guan)黃(huang)仁勛曾說過(guo)，一臺EFLOPS（每秒百(bai)億(yi)億(yi)次浮(fu)點運算(suan)）級(ji)的機器由60萬個零件組成，重達1.36噸。
業(ye)內(nei)專家認為，算力中心的(de)服(fu)務器機群中通常(chang)包含的(de)多種高(gao)性能計(ji)算硬件，如GPU（圖形處理器）、內(nei)存模塊、存儲(chu)設備等，壽(shou)命普遍在3年左右，當(dang)壽(shou)命結束(shu)后，將產生大(da)量電子廢棄物(wu)。
汪鵬長期從事(shi)基于AI的物質循環數智工程及風險管控(kong)研究。在他看來，雖然生成式(shi)AI未(wei)來的服務覆蓋率目(mu)前尚難以準確預(yu)測，但無(wu)論哪(na)種(zhong)情(qing)形(xing)，對AI可能產生的電(dian)子垃圾問題都應未(wei)雨(yu)綢(chou)繆。
汪鵬介紹，為(wei)科(ke)學有效地量化評估生成(cheng)式AI的(de)算(suan)(suan)(suan)力(li)(li)硬件(jian)需求(qiu)及(ji)其(qi)產(chan)生的(de)電(dian)子垃圾數(shu)量，團(tuan)隊構建了名(ming)為(wei)“算(suan)(suan)(suan)力(li)(li)物質流”的(de)新方法(fa)。這一方法(fa)將通用(yong)(yong)AI的(de)應用(yong)(yong)服(fu)務與(yu)底層(ceng)硬件(jian)進行解離分(fen)(fen)析，拆(chai)分(fen)(fen)為(wei)“需求(qiu)—算(suan)(suan)(suan)法(fa)—算(suan)(suan)(suan)力(li)(li)—硬件(jian)”四個層(ceng)次。首先，要計算(suan)(suan)(suan)出生成(cheng)式AI接收到的(de)服(fu)務需求(qiu)；接著，通過分(fen)(fen)析這些需求(qiu)與(yu)不(bu)同算(suan)(suan)(suan)法(fa)之間的(de)對(dui)應關系，確定(ding)生成(cheng)式AI所(suo)需算(suan)(suan)(suan)力(li)(li)大小(xiao)；最后(hou)，推導(dao)出所(suo)需的(de)GPU硬件(jian)數(shu)量及(ji)其(qi)附屬相關硬件(jian)的(de)需求(qiu)。
研究結果顯(xian)示，在(zai)最激進的(de)發展模式下，生(sheng)成式AI在(zai)2023年至2030年產生(sheng)的(de)電(dian)(dian)子垃(la)圾累積量或將(jiang)達500萬(wan)(wan)噸。預計產生(sheng)的(de)電(dian)(dian)子垃(la)圾包含150萬(wan)(wan)噸印刷(shua)電(dian)(dian)路板和(he)50萬(wan)(wan)噸服務器(qi)電(dian)(dian)池。它(ta)們(men)可能含有鉛和(he)鉻等有害(hai)材(cai)料，若處置不(bu)當將(jiang)帶來嚴重(zhong)環境(jing)危害(hai)。即使在(zai)最保(bao)守的(de)發展模式下，同一時間段產生(sheng)的(de)電(dian)(dian)子垃(la)圾量也將(jiang)達到120萬(wan)(wan)噸。
“變廢為寶”是難題
電子(zi)垃(la)圾問題(ti)已成為當(dang)今世界一個(ge)緊迫的環(huan)境問題(ti)。
《2024年全(quan)球電子垃(la)圾監測》報告(gao)顯示(shi)，電子垃(la)圾產(chan)生(sheng)量(liang)(liang)增(zeng)速(su)遠(yuan)高于(yu)回收(shou)量(liang)(liang)增(zeng)速(su)。在2022年產(chan)生(sheng)的6200萬(wan)(wan)噸電子垃(la)圾中，含有3100萬(wan)(wan)噸金(jin)屬(shu)、1700萬(wan)(wan)噸塑料和(he)1400萬(wan)(wan)噸其他材(cai)(cai)(cai)料（礦(kuang)物、玻璃(li)、復合材(cai)(cai)(cai)料等），其中僅(jin)有不到(dao)1/4的材(cai)(cai)(cai)料被妥善收(shou)集并(bing)回收(shou)利(li)用。此外，針(zhen)對(dui)關鍵(jian)原材(cai)(cai)(cai)料回收(shou)技術的專利(li)申請(qing)數(shu)量(liang)(liang)尚(shang)未顯著增(zeng)加。
電子垃圾(ji)“變廢(fei)為(wei)寶”，難(nan)在哪？
首先是處理難度(du)。《2024年全球電子(zi)垃圾監測(ce)》報(bao)告顯示，2022年全球產生(sheng)的(de)(de)電子(zi)垃圾中所含金屬的(de)(de)經濟(ji)價值(zhi)估計為(wei)910億(yi)(yi)美(mei)元。有價值(zhi)的(de)(de)二(er)次(ci)原(yuan)材料是銅（190億(yi)(yi)美(mei)元）、黃金（150億(yi)(yi)美(mei)元）和鐵（160億(yi)(yi)美(mei)元）。然而，目前(qian)電子(zi)垃圾管理僅產生(sheng)了(le)價值(zhi)280億(yi)(yi)美(mei)元的(de)(de)二(er)次(ci)原(yuan)材料，其中大(da)部分損失是由于焚燒、填埋(mai)或不合理處置(zhi)造成的(de)(de)。
其(qi)次是(shi)成本問題。在回收(shou)電子(zi)垃(la)圾過程中，需(xu)要投(tou)入大量的(de)人力(li)、物力(li)和(he)財(cai)力(li)進(jin)行收(shou)集(ji)、運輸、拆解和(he)處理。同時，由于電子(zi)垃(la)圾的(de)來源分散，回收(shou)難(nan)度(du)大，導致回收(shou)效率低(di)下，進(jin)一步增(zeng)加了成本。《2024年(nian)(nian)全(quan)球電子(zi)垃(la)圾監測(ce)》報(bao)告顯(xian)示(shi)，2022年(nian)(nian)，全(quan)球電子(zi)垃(la)圾管理的(de)經(jing)濟效益(yi)為510億美元，而成本為880億美元，相(xiang)當于整體經(jing)濟損(sun)失370億美元。
確保可持續發展
面對已然十分嚴峻(jun)的電子垃圾挑戰，如何(he)避免AI產生(sheng)的電子廢棄物加劇(ju)這(zhe)一問題(ti)？
汪(wang)鵬(peng)等人的研究對(dui)此提出了(le)(le)建議。“我(wo)們開展預防性或前瞻性研究遵循的基本(ben)原則(ze)是，了(le)(le)解(jie)得越早，行動(dong)得越早，獲得的收益也越大。”汪(wang)鵬(peng)介紹(shao)，團隊有針對(dui)性地提出了(le)(le)循環經濟策略，旨(zhi)在通過減少、再利用、修復和回收數據中(zhong)心的過時設(she)備來減少電子(zi)垃圾的產(chan)生。
汪(wang)鵬分(fen)析，就(jiu)單個產品而(er)言，如果能(neng)以更(geng)少的(de)(de)硬(ying)件資(zi)源消(xiao)耗實現(xian)更(geng)高性(xing)(xing)能(neng)，其(qi)產生(sheng)的(de)(de)電子垃圾相對數量(liang)會(hui)(hui)減少，但由于設計的(de)(de)復雜(za)性(xing)(xing)等(deng)原(yuan)因，其(qi)處(chu)置處(chu)理難(nan)度也會(hui)(hui)相應增(zeng)加(jia)。而(er)且，考(kao)慮(lv)到性(xing)(xing)能(neng)提(ti)升(sheng)(sheng)會(hui)(hui)帶來消(xiao)費總量(liang)快速(su)提(ti)升(sheng)(sheng)、產生(sheng)“反彈效應”，電子垃圾的(de)(de)數量(liang)和(he)處(chu)理難(nan)度仍會(hui)(hui)隨著硬(ying)件性(xing)(xing)能(neng)提(ti)升(sheng)(sheng)而(er)同步(bu)增(zeng)加(jia)。因此，電子廢棄物末端(duan)處(chu)置回收是(shi)循環經(jing)濟(ji)中不可忽(hu)視的(de)(de)一環。這些(xie)廢棄物中含有(you)豐富的(de)(de)高價值金屬資(zi)源，但也含有(you)很(hen)多有(you)害物質。廠商(shang)需要確保所有(you)材料得(de)到妥善處(chu)理，避免引發二次污染問題。
汪鵬認為，除了在硬(ying)件上做文章外，還應(ying)在算法開(kai)發階段適當降低模型的算力需求。“相關措施越(yue)靠近源頭，效果越(yue)顯(xian)著。在算法層次(ci)進行優(you)化，不僅可以減少(shao)能耗(hao)和成本，還能帶來巨大的整體效益。”汪鵬說。
我國(guo)高度重(zhong)視(shi)廢(fei)(fei)(fei)(fei)棄(qi)電(dian)(dian)器(qi)電(dian)(dian)子(zi)產(chan)品回收處(chu)理(li)，近年來在(zai)廢(fei)(fei)(fei)(fei)棄(qi)電(dian)(dian)器(qi)電(dian)(dian)子(zi)產(chan)品法規(gui)體系(xi)、全鏈(lian)條(tiao)管理(li)和企(qi)業(ye)(ye)環境監管方面開展了大量工作。在(zai)生(sheng)態環境部前不久召開的(de)例行新(xin)聞發布會上，生(sheng)態環境部固(gu)體廢(fei)(fei)(fei)(fei)物(wu)與化(hua)學品司(si)(si)司(si)(si)長郭(guo)伊均介紹，截至今年9月底(di)，全國(guo)95家正規(gui)處(chu)理(li)企(qi)業(ye)(ye)共(gong)回收處(chu)理(li)廢(fei)(fei)(fei)(fei)電(dian)(dian)器(qi)近7600萬臺（套(tao)），產(chan)出約37萬噸廢(fei)(fei)(fei)(fei)塑料、52萬噸廢(fei)(fei)(fei)(fei)銅(tong)鐵(tie)鋁(lv)及(ji)其(qi)合金等(deng)，均進入下游(you)企(qi)業(ye)(ye)再生(sheng)利(li)用。各類拆解處(chu)理(li)產(chan)生(sheng)的(de)危險(xian)廢(fei)(fei)(fei)(fei)物(wu)與其(qi)他環境風(feng)險(xian)物(wu)質均得到(dao)規(gui)范(fan)利(li)用處(chu)置，全國(guo)廢(fei)(fei)(fei)(fei)電(dian)(dian)器(qi)規(gui)范(fan)回收利(li)用態勢持續回升(sheng)向(xiang)好。
汪(wang)鵬建議，針對AI電子(zi)垃(la)圾問題(ti)，相關部門應出臺(tai)相關政策，企業(ye)應盡快采取行動，確(que)保(bao)AI發展更(geng)加負(fu)責任、可(ke)持續。
關鍵詞：
