أساسيات الذكاء الاصطناعي
قياس وتقليل البصمة الكربونية للذكاء الاصطناعي باستخدام CodeCarbon
أضف Unite.AI إلى مصادرك المفضلة على Google
تستهلك أعباء العمل الخاصة بالذكاء الاصطناعي الكهرباء، وتعتمد انبعاثات الغازات الدفيئة المرتبطة بهذه الكهرباء على موقع ووقت تشغيل الحوسبة. CodeCarbon هو أداة مفتوحة المصدر تُقدّر الانبعاثات التشغيلية من خلال دمج تقديرات طاقة العبء مع كثافة الكربون في الكهرباء.
يكون التقدير مفيدًا عندما تكون حدوده وعدم اليقين المرتبط به واضحة. ولا يتضمن تلقائيًا تصنيع الأجهزة، أو بناء مراكز البيانات، أو الشبكات، أو التخزين، أو التأثيرات اللاحقة لنشر نموذج.
النقاط الرئيسية
- استخدام الطاقة والانبعاثات الكربونية مرتبطان لكن ليسا متماثلين؛ تختلف كثافة الكربون في الشبكة حسب المنطقة والوقت.
- يقوم CodeCarbon بتقدير طاقة وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة معالجة الرسومات (GPU) والذاكرة، ثم يطبق عوامل الانبعاثات المعتمدة على الموقع.
- تؤثر استغلال الأجهزة، ومدة التشغيل، وتجاوزات مركز البيانات، ومصدر القياس على الدقة.
- الهدف العملي هو تقارير ومقارنات قابلة للمقارنة وتقليل الانبعاثات، وليس الدقة الزائفة.
الطاقة، القدرة وكثافة الكربون
القدرة هي معدل استهلاك الطاقة، تُقاس عادةً بالواط. تتراكم الطاقة مع مرور الوقت، عادةً بالكيلوواط-ساعة. يُقدّر مكافئ ثاني أكسيد الكربون التشغيلي بضرب الطاقة في عامل الانبعاثات مثل غرامات CO₂e لكل كيلوواط-ساعة.
يمكن أن يكون للوظيفة نفسها انبعاثات مختلفة عند تشغيلها على شبكة أكثر نظافة أو في وقت منخفض الكربون. قد يستخدم مسرّع أسرع طاقة لحظية أعلى لكنه يستهلك طاقة إجمالية أقل إذا انتهى بسرعة أكبر.
ما الذي يقيسه CodeCarbon
يقوم CodeCarbon بمراقبة أو تقدير الطاقة لمكونات الحوسبة ويسجل بيانات وصفية مثل المدة والموقع. عندما تكشف الأجهزة عن قياسات قدرة مباشرة، يمكن أن تكون التقديرات أكثر تحديدًا؛ وإلا يستخدم الأداة نماذج الأجهزة وافتراضات الاستغلال.
يمكن للوضع المتصل بالإنترنت استخدام كثافة الكربون المستندة إلى الموقع، بينما يعتمد الوضع غير المتصل على العوامل المُكوَّنة. النتيجة هي تقدير يجب الاحتفاظ بطريقة حسابه وإصداره البرمجي وتكوينه مع التجربة.
اختر حدود التقرير
قد تغطي حدود مستوى التشغيل مهمة تدريب واحدة. قد تشمل حدود المشروع بحث المعاملات الفائقة، والعمليات الفاشلة، والمعالجة المسبقة، والاستنتاج. قد تشمل حدود الخدمة الشبكات، والتخزين، والنشر المستمر.
تأخذ فعالية استخدام الطاقة في مركز البيانات في الاعتبار التجاوزات الخاصة بالمرفق بخلاف معدات تكنولوجيا المعلومات. تتطلب الانبعاثات المتجسدة من التصنيع والبناء بيانات دورة الحياة التي عادةً لا يوفرها متعقب وقت التشغيل. ينبغي للتقارير توضيح الاستثناءات بدلاً من دمج مجموعات غير قابلة للمقارنة.
قلل قبل التعويض
ابدأ بقيمة عبء العمل: أزل التجارب الزائدة، واستخدم الإيقاف المبكر، وأعد استخدام نقاط التحقق، واختر الأسس الفعّالة. حسّن الاستغلال، وقم بتجميع الدفعات بشكل مناسب ووافق حجم النموذج مع المهمة. يمكن للتعلم النقلي تجنب التدريب من الصفر.
خطط للعمل المرن في مناطق أو أوقات منخفضة الكربون حيث يكون ذلك قانونيًا وعمليًا. ضغط النماذج واختر أجهزة تقديم فعّالة؛ قد يقلل الذكاء الاصطناعي الطرفي (edge AI) من نقل البيانات لكنه قد يكرر الأجهزة غير المستغلة، لذا يجب قياس النظام بالكامل.
أبلغ عن عدم اليقين وقارن بعدل
انشر معلومات حول الأجهزة، والموقع، ووقت التشغيل، والطاقة، وعامل الانبعاثات، وعدد عمليات التشغيل، وما إذا كانت القيمة مقاسة أو مقدرة. افصل بين الحوسبة الاستكشافية وتشغيل التدريب النهائي. تجنّب الإبلاغ عن أعداد كثيرة من الأرقام العشرية عندما تهيمن الافتراضات على الدقة.
قارن الأنظمة على نفس جودة المهمة والحدود. النموذج منخفض الطاقة الذي يفشل في المهمة ليس فعالًا، بينما قد لا يبرر تحسين طفيف في الدقة زيادة كبيرة في الموارد. الكربون هو أحد التأثيرات إلى جانب التكلفة، والمياه، ودورة حياة الأجهزة، والفائدة الاجتماعية.
ما الذي تقدّره CodeCarbon
تقدّر CodeCarbon استهلاك الطاقة والانبعاثات الكربونية المرتبطة بحساب ما. اعتمادًا على البيئة والقياسات المتاحة، قد تقرأ طاقة وحدة المعالجة المركزية (CPU) أو وحدة معالجة الرسومات (GPU) أو الذاكرة (RAM) أو نظام الطاقة، وتدمج الطاقة على مدار الوقت، وتضربها في تقدير كثافة الكربون للمنطقة الكهربائية. النتائج هي تقديرات تتشكل وفقًا لتغطية الأجهزة، وفترة العينة، وإسناد العملية، ونماذج القدرة، والموقع، وبيانات الشبكة. يجب أن تتضمن الوحدات، والإصدار، والمنهجية، وعدم اليقين بدلاً من الإبلاغ عنها كقياسات فيزيائية دقيقة.
تأتي الانبعاثات التشغيلية من الكهرباء أثناء التدريب والاستنتاج؛ وتأتي الانبعاثات المتجسدة من تصنيع الأجهزة، ونقلها، وتخلصها وغالبًا ما تكون خارج نطاق متعقب وقت التشغيل. تعقّد الخوادم المشتركة تخصيص الانبعاثات، بينما قد تكشف مثيلات السحابة عن قياسات محدودة. تختلف كثافة الشبكة المتوسطة عن الكثافة الحدية وتتغير مع الوقت. تُعد العقود المتجددة والتعويضات أدوات محاسبية، ليست دليلًا على أن عبء العمل قد أدى إلى صفر انبعاثات. حدد الحدود بوضوح قبل مقارنة عمليات التشغيل أو المزودين.
تصميم تجربة قياس ذات معنى
تتبّع المهمة، والنموذج، والبيانات، والأجهزة، والمنطقة، والمدة، والاستغلال، والطاقة، وتقدير الكربون، والجودة، وعدد المخرجات الناجحة. يمكن أن تشوّش تأثيرات الإحماء والذاكرة المؤقتة عمليات التشغيل القصيرة، لذا كرّر القياسات تحت حمل مُتحكم فيه. قارن النماذج على جودة متساوية وأهداف خدمة مماثلة بدلاً من عدد دورات التدريب أو عدد الرموز. اشمل إعداد البيانات، والبحث عن المعاملات الفائقة، والتجارب الفاشلة، والموارد الخاملة، والاستنتاج المتكرر عندما يكون ذلك ذا أهمية. قد يُطغى بصمة التدريب الأصغر على خدمة ذات حجم كبير.
استخدم الأداة لاكتشاف روافع الهندسة: قلل من عمليات التشغيل غير الضرورية، واستخدم الإيقاف المبكر، واضبط حجم المسرّعات، وحسّن الاستغلال والتجميع، واختر نماذج فعّالة، وقم بالكمّية أو التقطير، وخزن النتائج مؤقتًا، وجدول العمل المرن في فترات أو مناطق منخفضة الكربون، وتقاعد الموارد الخاملة. يجب أن تحافظ كل تحسينات على الدقة المطلوبة، والكمون، والسلامة، والموثوقية. قد يؤدي نقل الحوسبة دون مراعاة نقل البيانات أو القيود الإقليمية إلى تحويل الأثر بدلاً من تقليله.
التقارير والحوكمة
انشر المنهجية، وإصدار البرنامج، والأجهزة، والافتراض الجغرافي، ومقياس الجودة، وعدم اليقين جنبًا إلى جنب مع التقدير. تجنّب مقارنة المنظمات التي تستخدم حدودًا مختلفة. حدّد الميزانيات وراجع التجارب الكبيرة قبل تشغيلها، لكن لا تكافئ الفرق على إخفاء الحوسبة خارج البيئات المقاسة. احمِ بيانات تعريف التجربة وتجنّب تسجيل المطالبات أو البيانات الخاصة. تجعل CodeCarbon التكلفة البيئية مرئية وقابلة للمقارنة ضمن منهجية منضبطة؛ ولا يمكنها تقديم تقييم كامل لدورة الحياة أو استبدال المحاسبة المستقلة للطاقة والكربون.
مثال عملي: مقارنة تشغيلين لتدريب نموذجين
يقوم فريق بتدريب نفس نموذج الصورة على نوعين من المسرّعات ويستخدم CodeCarbon ببيانات متطابقة، وهدف جودة، ومنطق تجميع، وقاعدة إيقاف. يسجل إصدار الأداة، والأجهزة، والمنطقة، والعينة، والاستغلال، والمدة، والطاقة، ومصدر كثافة الكربون، وعدم اليقين. تشمل المقارنة التجارب الفاشلة والمعالجة المسبقة، بينما تُستثنى الانبعاثات المتجسدة للأجهزة صراحةً من تقدير وقت التشغيل. تُطبع النتائج على أساس كل تشغيل تدريب مؤهل للجودة.
ثم يُختبر التكوين الأكثر كفاءة من حيث زمن الاستدلال، والموثوقية، ودقة النتائج اللاحقة. يقلل المهندسون من وقت الخمول وتشغيل المعاملات الفائقة، ويحسنون التجميع، ويجدولون عملًا مرنًا حيث تكون كثافة الشبكة أقل دون نقل البيانات المنظمة. ينشر التقرير الافتراضات ويتجنّب الادعاء بصفر أثر من العقود المتجددة. يصبح التقدير إشارة ميزانية وتصميم، وليس شارة تسويقية. تتحقق القياسات المتكررة مما إذا كان التحسين قد خفّض عبء العمل الكلي للدورة الحياتية بدلاً من تشغيل واحد مرئي.
دليل التنفيذ والاستعداد التشغيلي
يتطلب اتخاذ قرار إنتاجي أكثر من مجرد عرض ناجح. حدّد المستخدمين المستهدفين، وبيئة التشغيل، والمدخلات، والمخرجات، والاعتمادات، والمالك، وعواقب كل فشل مهم. أنشئ خط أساس قابل لإعادة الإنتاج ومجموعة تقييم مُصدَّرة قبل الضبط. اختبر الحالات العادية، وظروف الحد، والمدخلات المشوّهة أو المفقودة، وتحول التوزيع، وانقطاع الاعتمادات، وسوء الاستخدام، والمجموعات أو البيئات الأكثر عرضة للقصور. قس جودة المهمة جنبًا إلى جنب مع المعايرة أو عدم اليقين، والكمون، ومعدل النقل، وتكلفة الموارد، وإمكانية الوصول، والخصوصية، والأمان. سجّل كل تحويل وكل حد بحيث يستطيع مراجع مستقل إعادة إنتاج النتيجة والتمييز بين الأدلة والنموذج الأولي الجذاب.
قبل الإطلاق، عيّن سلطة للإصدار، والاستثناءات، والتغييرات، والعودة إلى الحالة السابقة، والتقاعد. استخدم نشرًا مرحليًا، واحفظ خيارًا احتياطيًا آمنًا، وتحقق من المراقبة عبر إدخال فشل متعمد. يجب أن تكشف القياسات التشغيلية عن جودة المدخلات، وسلوك المخرجات، وإصدار النموذج أو القاعدة، وصحة الاعتمادات، وتجاوزات البشر، والنتائج المؤكدة دون جمع بيانات حساسة غير ضرورية. حدّد حدود التنبيهات ومسؤول الاستجابة، ثم راجع الأدلة الواقعية بعد النشر بدلاً من افتراض استمرار الأداء غير المتصل. أعد التقييم كلما تغيرت مصادر البيانات أو المستخدمون أو النماذج أو البائعون أو السياسات أو الأجهزة أو الأهداف. يحتاج النظام المُحافظ عليه أيضًا إلى وثائق استعادة، وتعلم من الحوادث، وإجراءات حذف واحتفاظ، ونقطة واضحة يجب فيها إيقافه أو استبداله.
الأسئلة المتكررة
هل تقيس CodeCarbon مباشرةً ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الحاسوب؟
لا. إنها تقدّر الانبعاثات بناءً على استهلاك الطاقة وكثافة الكربون في الكهرباء؛ فالأجهزة لا تُصدر غازات الدفيئة الخاصة بالشبكة مباشرةً.
هل الحوسبة السحابية دائمًا أقل كربونًا؟
لا. تعتمد النتائج على كفاءة الأجهزة، والاستغلال، وتجاوزات مركز البيانات، ومزيج الشبكة، والمنطقة، والوقت، وحركة البيانات.
المراجع الأساسية
