Mengingat gentingnya krisis iklim, setiap industri terdorong untuk menilai potensi dampaknya terhadap planet ini dan mencari cara untuk menurunkan jejak lingkungannya. Dunia digital, beserta komoditas paling berharganya, data, tidak boleh menjadi pengecualian.
Walaupun teknologi digital kerap dianggap sebagai pendorong penting untuk mencapai tujuan Perjanjian Paris dan mewujudkan Tujuan Pembangunan Berkelanjutan, semakin banyak studi yang mengingatkan kita akan dampak iklim dan lingkungan yang signifikan dari aktivitas digital kita.
Mulai dari kegiatan penambangan dan operasi manufaktur yang intensif karbon hingga meningkatnya permintaan listrik dari pusat data serta keusangan produk yang menghasilkan berton-ton limbah elektronik, audit lingkungan yang komprehensif atas teknologi digital sangat penting untuk memahami dampak sektor ini terhadap perubahan iklim dan hilangnya keanekaragaman hayati.
Tujuan artikel ini adalah memperkenalkan sumber utama yang berkontribusi pada dampak lingkungan teknologi digital. Analisis ini mencakup semua aktivitas dalam rentang hidup perangkat digital, dari manufaktur dan distribusi hingga penggunaan dan pembuangan, serta infrastruktur yang memungkinan penyimpanan, transmisi, dan pemrosesan data, seperti kabel telekomunikasi dan pusat data. Berdasarkan studi terbaru, artikel ini dirancang sebagai pengantar ringan untuk meningkatkan kesadaran akan jejak lingkungan teknologi digital dan data.
Jejak Lingkungan Teknologi Digital: Upaya Mencari Pendekatan Holistik
Langkah pertama menuju dunia digital yang hijau dan berkelanjutan adalah menilai jejak lingkungan sektor ini. Namun, meski riset tentang topik ini belakangan semakin berkembang, mengaudit dunia digital tetap merupakan tugas yang sangat kompleks.
Ketersediaan data adalah salah satu tantangan utama untuk memajukan studi yang kokoh. Secara luas diakui bahwa sulitnya mengatur teknologi yang sedang muncul. Pembuat kebijakan sering kesulitan menyeimbangkan antara mendorong inovasi dan melindungi masyarakat dari risiko tak terduga dari teknologi baru. Ketegangan ini menjelaskan mengapa dunia digital tetap sangat kurang diatur.
Kurangnya regulasi ini sangat terasa ketika menyangkut penanganan dampak lingkungan teknologi digital. Ketiadaan kerangka regulasi berorientasi keberlanjutan berarti perusahaan sering terbebas dari kewajiban untuk mengadopsi standar lingkungan, serta mengungkapkan data tentang dampak lingkungan dari aktivitas mereka.
Meski ada kemajuan terbaru untuk meningkatkan transparansi korporasi, masih terdapat kesenjangan data dan titik buta yang signifikan dalam bukti dampak digitalisasi yang relevan bagi lingkungan.
Kekurangan data ini berujung pada keterbatasan metodologis, yang pada akhirnya memengaruhi cara para peneliti membahas pertanyaan tentang dampak lingkungan teknologi digital. Berbagai pendekatan telah diadopsi untuk mengukur dan menilai dampak lingkungan teknologi digital. Secara khusus, studi dapat berbeda pada aspek-aspek berikut:
- Komponen perangkat keras di luar perangkat digital yang disertakan dalam analisis. Ini mengacu pada peralatan yang diperlukan agar internet berfungsi, seperti jaringan transmisi data, pusat data, dan teknologi sensor.
- Dampak lingkungan yang membentuk apa yang disebut jejak lingkungan. Sebagian besar studi berfokus pada permintaan energi atau emisi gas rumah kaca (misalnya jejak karbon). Namun, penting untuk menilai dampak non-energi lain yang turut menambah jejak lingkungan digital, seperti konsumsi air, degradasi lahan, dan hilangnya keanekaragaman hayati.
- Fase masa pakai perangkat digital yang disertakan dalam analisis. Yaitu fase manufaktur, distribusi, penggunaan, atau akhir masa pakai.
Dengan kondisi industri saat ini, sulit untuk membuat penilaian komprehensif tentang jejak lingkungan teknologi digital. Terlepas dari meningkatnya minat pada isu ini dalam beberapa tahun terakhir serta pengembangan metodologi baru, pendekatan holistik untuk mengevaluasi dampak negatif masih belum ada.
Menjelaskan Jejak Lingkungan Teknologi Data
Pada bagian ini, kami akan memperkenalkan berbagai elemen yang berkontribusi pada dampak lingkungan data. Berdasarkan sumber yang ada, kami akan membahas jejak lingkungan perangkat digital sepanjang berbagai fase siklus hidupnya, serta infrastruktur yang diperlukan agar perangkat digital dapat berfungsi dengan baik.
1. Manufaktur
Perangkat digital, seperti desktop, laptop, tablet, dan ponsel pintar, adalah gerbang menuju internet. Digitalisasi masyarakat yang cepat sejalan dengan peningkatan perangkat digital. Perkiraan menunjukkan akan ada 29,3 miliar perangkat berjaringan pada 2023, naik dari 18,4 miliar pada 2018. Ini setara dengan 3,6 perangkat berjaringan per kapita pada 2023. Selain itu, seiring berkembangnya Internet of Things (IoT), IDC memprediksi akan ada 55,7 miliar perangkat IoT terhubung pada 2025.
Sumber: Global Digital Overview Juli 2022 DataReportal
Semakin banyak studi yang menyuarakan kekhawatiran tentang jejak lingkungan yang terkait dengan produksi massal perangkat digital. Studi memperkirakan bahwa fase ini mendominasi jejak karbon, konsumsi air, dan pengurasan sumber daya sepanjang siklus hidup produk.
Khususnya, dua area memerlukan perhatian khusus: aktivitas penambangan dan proses produksi.
Penambangan
Perangkat digital – serta teknologi hijau seperti panel surya, turbin angin, dan kendaraan listrik – sangat bergantung pada sejumlah besar material kritis untuk berfungsi, termasuk mineral, logam, dan terutama unsur tanah jarang. Misalnya, sebagian besar ponsel pintar dapat memuat sekitar 80% unsur stabil dalam tabel periodik, termasuk sebagian besar dari 17 unsur tanah jarang.
Sumber: Visual Capitalist
Diperlukan energi yang sangat besar untuk mengangkat material kritis dari perut bumi. Setelah bijih berada di atas permukaan, sering kali perlu dimurnikan untuk memisahkan dan memurnikan unsur yang diinginkan dari agregat lainnya. Pemurnian sangat menantang dan intensif sumber daya dalam kasus unsur tanah jarang. Menambang hanya sedikit unsur ini memerlukan mengangkat banyak ton batuan. Proses ini melibatkan berbagai perlakuan kimia dan metode pemurnian, yang sering mengakibatkan degradasi lahan dan air.
Transisi digital dan hijau pada akhirnya akan memerlukan peningkatan besar atas tingkat ekstraksi material saat ini. Tren ini berpotensi memiliki implikasi yang parah bagi lingkungan, karena penambangan dan pemurnian bahan baku telah menjadi pendorong besar runtuhnya ekosistem, tekanan air, hilangnya keanekaragaman hayati, dan emisi karbon.
Produksi
Setelah mineral kritis diekstraksi dan diproses, material tersebut dikirim ke fasilitas manufaktur, tempat produksi perangkat keras berlangsung.
Manufaktur perangkat digital adalah proses yang menuntut energi, secara signifikan lebih tinggi daripada fase penggunaan. Di antara berbagai aktivitas, produksi semikonduktor, yang kadang disebut sirkuit terpadu atau mikrochip, membutuhkan sumber daya dalam jumlah besar.
Terlepas dari upaya berkelanjutan untuk meningkatkan efisiensi energi selama manufaktur, penghematan energi dan material tidak cukup untuk mengimbangi dampak lingkungan negatif, mengingat tingginya laju produksi dan konsumsi. Siklus inovasi produk yang semakin cepat, iklan tertarget, dan keusangan produk juga menjadi faktor yang mendorong pertumbuhan manufaktur digital, sehingga meningkatkan jejak lingkungannya.
Manufaktur juga sangat memengaruhi jejak air perangkat digital. Perangkat digital kompleks seperti laptop dan ponsel pintar terdiri dari banyak komponen yang dibuat dalam beberapa tahap, dan setiap tahap membutuhkan air.
Selain itu, aktivitas manufaktur menghasilkan air limbah yang dibuang ke badan air di sekitarnya. Untuk membatasi keberadaan polutan dan memenuhi standar lingkungan, air limbah harus diencerkan dengan air bersih sebelum masuk ke aliran air. Secara total, air yang dibutuhkan untuk membuat satu ponsel pintar, termasuk aktivitas penambangan, diperkirakan mencapai 3.190 galon (12.760 liter).
2. Distribusi
Tidak seperti makanan di restoran favorit Anda, kemungkinan ponsel pintar Anda diproduksi secara ‘lokal’ sangat rendah. Dari tambang di Republik Demokratik Kongo dan Chile serta fasilitas manufaktur di Taiwan dan Tiongkok hingga lokasi distribusi di AS dan toko-toko konsumen di negara Barat, produksi dan distribusi perangkat digital bergantung pada rantai pasok yang sangat terglobalisasi dan terfragmentasi.
Kompleksitas rantai pasok digital berarti produk digital akhir harus dikemas dan menempuh jarak jauh sebelum sampai di tangan konsumen. Baik dengan kapal, pesawat, kereta, maupun truk, transportasi perangkat digital ke seluruh dunia memiliki jejak lingkungan, terutama berupa emisi karbon dari pembakaran bahan bakar fosil.
Isu yang juga mengkhawatirkan adalah dampak lingkungan dari e-commerce. Pandemi covid-19 telah memantapkan belanja online, dengan implikasi penting bagi rantai pasok. Riset lebih lanjut diperlukan untuk memahami apakah pengiriman online, termasuk pengiriman teknologi digital, menyebabkan tambahan emisi karbon dari transportasi.
3. Penggunaan
Singkatnya: dunia digital berkaitan dengan pemrosesan, transfer, dan penyimpanan data. Seiring meningkatnya jumlah pengguna internet, jumlah perangkat digital, layanan online, dan aplikasi juga meningkat. Tren ini memperburuk permintaan energi dan jejak lingkungan internet, meskipun ada kemajuan efisiensi energi dan pengurangan bertahap energi fosil.
Selain energi yang dibutuhkan untuk menjaga seluruh perangkat digital kita tetap terisi dan berjalan, tiga aspek lain penting dipertimbangkan ketika menilai jejak lingkungan aktivitas online kita: pusat data, pembelajaran mesin skala besar, dan infrastruktur jaringan.
Pusat data
Digitalisasi masyarakat akan menyebabkan tidak hanya peningkatan jumlah perangkat digital, tetapi juga peningkatan lalu lintas data di seluruh dunia. Volume total data diperkirakan akan mencapai 175 Zettabyte pada 2025, dengan aplikasi komputasi awan mendorong sebagian besar pertumbuhan ini.
Sumber: Makalah IDC Datasphere
Meski kata ‘awan’ terasa tidak berwujud, kenyataannya komputasi awan sangat bertumpu pada perangkat keras fisik. Idenya adalah data dapat disimpan dan diproses di pusat data khusus dan bersama di seluruh dunia, lalu diakses secara online melalui antarmuka berbasis web.
Seiring semakin banyak layanan dan aplikasi beralih ke penyedia cloud, pusat data dengan cepat menjadi tulang punggung dunia digital. Tren ini menimbulkan kekhawatiran tentang pertumbuhan cepat penggunaan energi di pusat data.
Sejumlah studi menunjukkan bahwa, meski ada peningkatan efisiensi dalam desain dan operasi pusat data, tagihan energi pusat data kemungkinan akan meningkat akibat permintaan cepat atas layanan cloud dari teknologi intensif data, seperti streaming video, permainan cloud, jejaring sosial, mobil otonom, kriptokurensi, perangkat IoT, realitas virtual, dan sistem kecerdasan buatan (lihat bagian berikut).
Selain jejak karbon pusat data, ada juga kekhawatiran yang meningkat tentang air yang dibutuhkan oleh sistem pendingin untuk menjaga panas tetap terkendali di dalam pusat data.
Pembelajaran Mesin Skala Besar
Peluncuran ChatGPT pada akhir 2022 oleh OpenAI memiliki implikasi luas bagi hampir setiap industri. ChatGPT adalah sistem AI yang sangat canggih yang dapat menghasilkan respons sangat akurat secara percakapan.
ChatGPT termasuk keluarga model bahasa besar (LLM) yang, dengan menggabungkan data teks dalam jumlah masif, pemrosesan bahasa alami, dan teknik pembelajaran mendalam, dapat melakukan beragam tugas berbasis bahasa dengan akurasi tinggi, termasuk pembuatan teks, penerjemahan mesin, dan tanya jawab.
Sejak diluncurkan, ChatGPT memicu banyak perbincangan tentang berbagai cara ia akan mengubah masyarakat kita. Namun, jika LLM diyakini akan mendominasi revolusi AI berikutnya, sangat penting untuk terlebih dahulu menilai energi operasional yang dibutuhkan dan biaya lingkungan saat menggunakan model-model ini. Meski riset lanjutan masih diperlukan, beberapa peneliti sudah mencoba menjawab pertanyaan ini.
Jika kita berfokus pada jejak karbon LLM, kita harus membedakan jejak karbon dari pelatihan model dan jejak karbon dari menjalankan inferensi dengan model.
Untuk elemen pertama, peneliti menemukan bahwa biaya komputasi dan lingkungan pelatihan LLM tumbuh sebanding dengan ukuran model dan meningkat pesat ketika langkah penyetelan tambahan diadopsi untuk meningkatkan akurasi model.
Misalnya, pada 2019 diperkirakan bahwa melatih LLM dengan 213 juta parameter dapat menghasilkan lebih dari 626.000 pon ekuivalen karbon dioksida, yang hampir lima kali emisi seumur hidup mobil rata-rata di Amerika, termasuk emisi dari manufaktur.
Jejak karbon ChatGPT – yang berbasis pada model GPT-3 (Generative Pre-trained Transformer) dengan 175 miliar parameter – kemungkinan jauh lebih tinggi.
Mengingat model-model ini sering dilatih secara rekursif untuk meningkatkan hasil dan memperbaruinya dengan data baru, jejak karbonnya bisa sangat tinggi, meski ada peningkatan efisiensi energi yang berkelanjutan.
Bagan: MIT Technology Review. Sumber: Strubell dkk.
Ini baru biaya untuk melatih model. Namun setelah model ini dilatih, mereka tetap memerlukan energi untuk menghasilkan respons berdasarkan informasi yang diberikan pengguna. Jumlah energi dan emisi karbon terkait akan bervariasi tergantung jumlah permintaan dan strategi penanganannya. Dalam kasus ChatGPT, bisa mencapai jutaan per hari, karena berulang kali mengalami gangguan akibat permintaan yang sangat tinggi. Untuk analisis awal jejak karbon ChatGPT, lihat artikel ini.
Pada akhirnya, total emisi dari sistem AI ini tidak hanya akan bergantung pada jumlah listrik yang mereka butuhkan, tetapi juga pada cara listrik itu diproduksi. Misalnya, menggunakan energi surya atau angin untuk menjalankan sistem akan menghasilkan emisi yang lebih rendah. Namun, penting dicatat bahwa manufaktur dan penerapan teknologi hijau masih membebani lingkungan.
Singkatnya, sangat penting untuk memasukkan pertimbangan lingkungan dalam pengembangan model pembelajaran mesin skala besar dan, lebih luas lagi, sistem AI apa pun.
Infrastruktur Jaringan
Infrastruktur jaringan adalah perangkat keras dan perangkat lunak yang memungkinkan konektivitas jaringan antara perangkat pengguna akhir dan pusat data. Meski menjadi urat nadi dunia digital yang menyediakan infrastruktur transmisi data, beragam komponen ini – mulai dari kabel bawah laut dan antena hingga modem dan router – sering diabaikan ketika menganalisis jejak lingkungan teknologi digital.
Bagaimana Internet Melintasi Samudra. Sumber: New York Times
Mengingat peran penting yang akan dimainkan infrastruktur jaringan dalam penerapan standar komunikasi seluler 5G baru dan IoT, perlu ada upaya untuk menutup kesenjangan pengetahuan ini.
4. Akhir Masa Pakai
Isu yang terus muncul saat menganalisis jejak lingkungan perangkat digital adalah masalah limbah elektronik. Limbah elektronik mengacu pada produk elektronik yang tidak diinginkan, tidak berfungsi, dan mendekati atau telah mencapai akhir masa pakainya.
Pola pasar saat ini – yang dicirikan oleh tingginya tingkat produksi dan konsumsi perangkat digital, siklus hidup pendek karena keusangan produk, dan sedikitnya opsi perbaikan – mendorong timbulnya limbah elektronik.
Pada 2019, dunia menghasilkan 53,6 juta metrik ton limbah elektronik, dan hanya 17,4% yang secara resmi terdokumentasi dikumpulkan dan didaur ulang dengan benar.
Produksi limbah elektronik global 2010-2019. Sumber: Statista
Limbah elektronik mengandung material berharga dan zat berbahaya. Sebagian besar perangkat yang dibuang berakhir sebagai sampah residu, yang kemudian dibakar atau diekspor secara ilegal ke negara-negara Selatan global, terutama Afrika dan Asia. Hal ini telah menyebabkan polusi air dan udara yang parah, kontaminasi tanah, serta dampak kesehatan bagi pekerja dan penduduk setempat.
Memperhijau Ilmu Data
Ilmu data muncul sebagai senjata yang kuat untuk mengatasi krisis iklim. Jumlah aplikasi berbasis data tumbuh pesat, mulai dari inisiatif untuk memantau emisi karbon dan mengidentifikasi wilayah rentan iklim hingga meningkatkan keberlanjutan lingkungan dalam rantai pasok dan menerapkan pertanian presisi untuk membatasi penggunaan air dan degradasi tanah.
Terlepas dari perkembangan yang menjanjikan ini, upaya tambahan sangat diperlukan untuk mengurangi dampak lingkungan industri. Dengan kata lain, lebih banyak “Ilmu Data untuk Hijau” saja tidak cukup; kita juga memerlukan lebih banyak “Ilmu Data yang Hijau.”
Syukurlah, selama bertahun-tahun, semakin banyak profesional data yang mengambil tindakan untuk menangani jejak lingkungan ilmu data. Misalnya, pada 2019, lebih dari 1.000 karyawan Google secara terbuka mendesak perusahaan untuk mengurangi kontribusinya terhadap perubahan iklim.
Berikut adalah daftar praktik non-ekshaustif yang dapat diterapkan profesional data untuk menghijaukan industri ilmu data:
- Adopsi strategi untuk memajukan data hijau. Cara efektif untuk membatasi jejak lingkungan organisasi Anda adalah menerapkan strategi yang bertujuan meningkatkan kesadaran di antara karyawan tentang dampak aktivitas bisnis harian tertentu dan memajukan praktik digital yang bertanggung jawab. Untuk contoh ilustratif, lihat Panduan praktik terbaik digital yang bertanggung jawab bagi organisasi (dalam bahasa Prancis), yang disusun oleh Pemerintah Prancis dan Institute du Numérique Responsable.
- Hilangkan dark data. Banyak perusahaan melaporkan bahwa lebih dari separuh data mereka adalah dark data, yaitu data yang dikumpulkan organisasi tetapi tidak diketahui dan tidak digunakan. Untuk menghindari penyimpanan yang tidak perlu dan emisi karbon terkait, perusahaan dapat merancang protokol penghapusan dark data. Inisiatif yang menginspirasi adalah Digital Cleanup Day, yang menyediakan panduan sederhana bagi organisasi dan individu yang berkomitmen mengurangi jejak ekologis mereka.
- Pilih penyedia cloud yang berkelanjutan. Anda dapat memprioritaskan layanan cloud yang ditawarkan oleh pusat data yang berlokasi di wilayah ramah karbon.
- Dukung Green AI. Dikembangkan oleh peneliti komputer dari Allen Institute for AI, gagasan Green AI mempromosikan efisiensi sebagai metrik evaluasi berdampingan dengan akurasi saat melatih model pembelajaran mesin.
- Perbaiki sebelum mengganti. Mengingat tingginya emisi yang terkait dengan manufaktur dan distribusi perangkat digital, memperpanjang usia pakai rata-rata dengan mendorong kemampuan perbaikan dapat menghemat jutaan ton emisi dan kerusakan lingkungan.
Pendekatan DataCamp
DataCamp percaya dalam mendukung inisiatif hijau tingkat akar rumput dan global dengan akses gratis atau sangat disubsidi ke platform pendidikan kelas dunia kami. Melalui program DataCamp Donates, kami telah bekerja dengan berbagai organisasi yang memiliki misi berfokus pada perubahan iklim untuk meningkatkan keterampilan tim mereka. Melalui platform kami, kami dapat mendukung berbagai organisasi dan profesional untuk memberikan dampak positif bagi lingkungan.
Beberapa keberhasilan kami yang paling menonjol adalah bersama LSM seperti CDP dan Omenda. Melalui DataCamp Donates, keduanya mendapatkan akses gratis ke keterampilan data yang mengubah organisasi mereka.
CDP adalah penyedia riset iklim nirlaba yang mendorong perusahaan dan pemerintah untuk mengurangi dampak lingkungan mereka dengan memotivasi mereka untuk mengungkapkan dan mengelola data mereka. Dengan bantuan DataCamp, CDP dapat dengan cepat meningkatkan keterampilan anggota timnya, memungkinkan mereka terus menghadirkan produk dan layanan data lingkungan terdepan di pasar bagi banyak organisasi.
Demikian pula, Omdena mengubah cara proyek riset yang sadar sosial dan berbasis data dijalankan. Dengan memanfaatkan komunitas global calon profesional data, Omdena dan DataCamp membuat pembelajar siap produksi dengan memberikan secara gratis keterampilan dan pengetahuan untuk berkolaborasi dalam beberapa masalah terpenting di zaman kita dan mendapatkan rekam jejak yang solid untuk ditambahkan ke CV mereka, semuanya tanpa biaya bagi mereka
Kami bangga bermitra dengan lebih dari sembilan lembaga riset lingkungan nirlaba tambahan sebagai mitra DataCamp Donates, seperti:
- Global Biodiversity Information Facility (GBIF)
- Green City Force
- SOIL Haiti
- Thames Estuary Partnership
- Zimbabwe Flying Labs
- WeAct for Environmental Justice
- The Rivers Trust
- Pacific Rim Conservation
- Council on Energy, Environment and Water (CEEW)
Mereka menerima hibah kecil atau beasiswa untuk membantu karyawan tingkat pemula dan relawan organisasi mereka menjadi melek data. Hal ini akan memungkinkan mereka meningkatkan pekerjaan penting yang sudah dilakukan organisasi mereka untuk mengkaji dampak negatif perubahan iklim di komunitas di seluruh dunia tempat pembelajar dan karyawan DataCamp tinggal dan mengembangkan solusi berkelanjutan.
Di DataCamp, kami percaya penting untuk menyadari dan memperhatikan dampak lingkungan dari data dan teknologi, dan kami secara aktif bekerja dengan organisasi yang berkomitmen pada isu lingkungan. Organisasi nirlaba dipersilakan untuk mendaftar ke DataCamp Donates atau menjadwalkan demo dengan tim Penjualan kami untuk mengetahui semua cara DataCamp dapat mendukung misi ramah lingkungan mereka.
Kesimpulan
Pada kondisi saat ini, sulit untuk berasumsi bahwa digitalisasi dengan sendirinya akan membawa manfaat lingkungan. Faktanya, yang terjadi bisa jadi sebaliknya. Seperti yang baru-baru ini disoroti dalam laporan “Digital Reset”, proses digitalisasi justru memperburuk krisis lingkungan dan sosial alih-alih menyelesaikannya.
Digitalisasi dengan cepat mengubah cara kita hidup bersama, dan dipandang oleh pemerintah di seluruh dunia sebagai pendorong utama pertumbuhan ekonomi, bahkan transformasi keberlanjutan.
Namun, langkah regulasi untuk memajukan agenda ekspansionis ini gagal menjawab pertanyaan tentang bagaimana ekonomi digital berkontribusi pada masalah lingkungan yang kita hadapi. Transformasi digital harus diarahkan sedemikian rupa sehingga memitigasi dampak lingkungan negatifnya.
