科學研究 - 聯合國大學研究所報告：AI普及加重環境負擔，需採取減緩措施

人工智慧（AI）的發展日新月異，尤其是生成式AI的普及正在迅速改變我們的生活和工作方式。有觀點認為，這場變革堪比18世紀後半葉的工業革命，可稱之為「AI革命」。與此同時，支撐海量資訊處理的數據中心的電力消耗已成為新的挑戰。國際能源署（IEA）預測，到2030年全球數據中心電力消耗量將擴大至當前的2倍以上。

在此背景下，聯合國大學水、環境與健康研究所（UNU-INWEH）發佈了一份報告，指出人工智慧不僅會因電力消耗增加溫室氣體排放量，還會增加水資源與土地資源的使用量，強調了採取環境對策的重要性，並提出了節省電力的生成式AI使用方法。在AI進步與便利性的背後，我們有必要關注那些容易被忽視的環境影響。

製造業與產業結構的四個歷史發展階段。有觀點認為，當前已進入了「工業4.0」之後的「AI革命」階段（供圖：UNU-INWEH）

UNU-INWEH的報告就AI快速普及伴隨的電力消耗增加、環境負荷問題及對策等提出了建議（供圖：UNU-INWEH）

全球電力需求年均增長4%

IEA於2025年發佈了兩份關於AI快速普及與電力需求的報告。第一份為2月14日的《Electricity 2025》，其中估算2027年全球電力需求將以每年約4%的速度增長。報告還預測，2025年至2027年三年間的總增量合計約達3,500太瓦時（太為萬億，1太瓦時=10億瓩時），2027年全球電力總需求將達32,542太瓦時。

報告指出，除AI和電動汽車（EV）普及的影響以外，還包括5G通信網路和電氣化工業設備的增加、空調用電需求增長等，全球社會正步入一個高度依賴電力的時代。例如，電力需求大幅增長的中國，除EV、太陽能電池板、電池、半導體製造外，空調以及數據中心的耗電能也在持續走高。

報告預測，這類電力需求增長的85%將來自中國、印度等新興國家。另一方面，包括日本在內的發達國家僅佔整體增長的15%。近年來，受各發達國家因推進節能政策等影響，用電需求一度趨於平穩，但預計今後將再度回升。尤其是美國，AI普及帶來的數據中心需求被視為重要因素。

報告指出，預計到2027年為止新增的電力需求，基本都可依靠「低碳電源」來滿足。太陽能和風能等可再生能源將持續擴容，法國等國家也將恢復核電利用。2025年可再生能源已超過煤電，煤電發電佔比在21世紀首次跌破33%。但報告同時指出，中國和印度要實現完全去碳仍需較長時間。

IEA報告《Electricity 2025》中的插圖（供圖：IEA）

支撐「AI革命」的電力

另一份IEA報告是2025年4月10日發佈的《Energy and AI》。該報告作為首份全面分析AI與能源關係的報告而備受關注。報告開篇指出：「AI正如同曾經的電力一樣，作為通用技術崛起」「原本作為學術研究對象的AI，在短短數年間已轉變為擁有數萬億美元市場規模、吸抽氣通風險投資的巨大產業」。

AI模型訓練與運行需要龐大的算力。為此，必須建設集成大量伺服器、數據存儲設備和網路設備的數據中心。報告預測，到2030年數據中心電力需求將增長至2倍以上，達到945太瓦時。

新增用電量絕大部分來自美國，居全球首位，其次是中國。報告指出，到2030年美國電力需求增量的一半將來自數據中心。到2035年全球數據中心電力需求較有可能出現的情景是達到約1200太瓦時，且這一增長將主要來自以美國為首的發達國家。

荷蘭埃姆斯哈文谷歌數據中心，廠區周邊配套風力發電設施（供圖：UNU-INWEH）

報告還明確指出，AI得以快速普及，得益於超級電腦性能大幅提升、數據量爆發式增長以及演算法創新，尤其是大型語言模型（LLM）的出現，使AI進入社會化應用階段。可以說「AI革命」實際上已經開始，支撐這場革命的電力需求增長已成必然。

報告舉例稱，生成一段文字約消耗1～2瓦時電能，高級推理模型消耗數瓦時，生成短視頻則需消耗數十瓦時的電力。隨著這類應用的擴大，一座大型數據中心消耗的電力約相當於10萬戶家庭的用電量，發達國家正在建設的超大規模数據中心最大電力消耗可達200萬戶家庭。

報告的一個特點是提出了「AI革命不隻是一場數位化變革，同時也將催生電力革命」的觀點。報告強調，AI未來發展如何，不僅取決於半導體的新研發，還受電網和發電設施等基礎設施政策影響，AI與能源密不可分。

IEA報告《Energy and AI》中刊登的各國家與地區數據中心電力消耗實際值及到2030年的「基準情景」預測（供圖：IEA）

數據中心基本結構示意圖，配置有UPS、電網連接、應急發電機、冷卻設備、通信線路等（供圖：IEA）

溫室氣體、水和土地問題不容忽視

IEA的兩份報告被國內外眾多AI專家引用，圍繞AI使用與能源環境問題的討論也日益增多。在此背景下，UNU-INWEH於6月3日發佈報告《AI能源利用帶來的環境成本——碳、水與土地足跡》，警示AI對環境造成的負面影響正被忽視。

該報告的特點在於指出AI與能源環境問題不僅是電力消耗，還包括發電伴隨的溫室氣體排放，同時，支撐AI爆發式擴展所需巨大基礎設施的水和土地利用、廢棄物等問題同樣不可忽視。

該報告同時也提及AI和數據中心的電力消耗。報告估計，即使是2025年已消耗的電力也達到了約448太瓦時（4480億瓩時），相當於法國全年用電量，並預測到2030年將超過945太瓦時（與IEA預測值相同）。在此基礎上，報告估算，發電所排放的溫室氣體換算為CO2當量約達4億噸，相當於英國全年排放總量。

報告測算，為支撐AI相關電力需求的耗水量將達到9.3萬億升。這相當於東京都全年供水量的6倍。此外，報告指出到2030年發電設施等所需土地將超過1.4萬平方公里，幾乎相當於北愛爾蘭的面積。報告還指出，到2030年AI相關基礎設施每年可能產生高達250萬噸的電子廢棄物。

位於西班牙巴塞隆納的超級電腦「Mare Nostrum 5」。AI快速普及的背後是超級電腦性能的飛躍提升（供圖：UNU-INWEH）

生成式AI的節能用法

生成式AI並非在用戶手機或電腦內部進行響應，而是根據終端請求，由營運商在全球各地設置的大型數據中心伺服器羣進行海量處理後再返回終端。每當您終端的AI回答問題時，GPU伺服器都會參與運算，這當然會消耗電力。

UNU-INWEH報告中一處值得關注的內容是，將減少生成式AI不必要輸入作為一個節能的例子，並估算了減少「謝謝」「麻煩你了」這類禮儀措辭時的節能效果。報告稱，對話型生成式AI ChatGPT全球每日使用量預估達25億次，若單次耗電0.42瓦時，全年耗電能將高達383吉瓦時。

僅通過將ChatGPT設為簡潔回答模式，每年即可削減87～98吉瓦時，相當於撒哈拉以南非洲約76萬人一年的用電量。報告建議，即便希望保持生成式AI對話的禮貌性，也應該意識到「盡量減少不必要的表述和多餘交互將有助於減輕環境負擔」。

報告發佈之際，UNU-INWEH所長卡韋·邁達尼‌（Kaveh Madani）表示：「這份報告體現了聯合國的決心，即在確保技術進步在尊重環境承載上限的前提下，提升人類的幸福。」

也有觀點認為，AI會增加電力與能源消耗，進而「加劇環境惡化」。然而，試圖阻止AI快速擴張並不現實。既然如此，就應該利用AI的力量來減輕環境負荷和應對環境問題。例如，在可再生能源應用中充分利用AI，分析氣象數據調整因天氣變動的發電量，或優化發電設施和電網營運等。地球環境負荷承載能力存在上限，藉助AI強大算力推動未來社會實現節能降耗，是十分合理的做法。