Introdução: A urgência da sustentabilidade na era da IA

A IA verde representa um dos paradigmas mais cruciais de 2025, surgindo como uma resposta necessária ao crescimento explosivo da inteligência artificial e ao seu impacto ambiental. A IA verde é mais ecológica e inclusiva do que a IA convencional, uma vez que não só produz resultados exactos sem aumentar os custos computacionais, como também garante que a inovação tecnológica anda de mãos dadas com a responsabilidade ambiental.

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A urgência desta abordagem é demonstrada pelos dados mais recentes: de acordo com o MIT News, os requisitos de energia dos centros de dados na América do Norte aumentaram de 2688 megawatts no final de 2022 para 5341 megawatts no final de 2023, impulsionados em parte pelas exigências da IA generativa. Mais significativamente, de acordo com a MIT Technology Review, 4,4 por cento de toda a energia nos EUA vai agora para centros de dados, sendo a intensidade de carbono da eletricidade utilizada pelos centros de dados 48 por cento superior à média dos EUA (de acordo com um estudo da Harvard T.H. Chan School of Public Health).

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O impacto ambiental da IA: uma crise em evolução

Consumo de energia explosivo

O crescimento da IA conduziu a uma mudança dramática no panorama energético global. De acordo com a MIT Technology Review, em 2018, os centros de dados representavam 4,4 por cento da procura total, contra 1,9 por cento em 2018. As projecções futuras são ainda mais alarmantes: de acordo com um relatório da Agência Internacional de Energia, prevê-se que o consumo de eletricidade dos centros de dados mais do que duplique até 2030.

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Os modelos de IA generativa estão a fazer subir estes números. Conforme salientado pelo MIT News, o treino de um cluster de IA generativa pode consumir sete ou oito vezes mais energia do que uma carga de trabalho computacional típica. Para contextualizar, o treino do GPT-3 consumiu 1.287 megawatts-hora de eletricidade (o suficiente para alimentar cerca de 120 casas americanas médias durante um ano), gerando cerca de 552 toneladas de dióxido de carbono.

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A escalada do poder do hardware

A corrida para modelos cada vez mais potentes conduziu a uma escalada na potência do hardware. De acordo com a Deloitte, as GPUs para IA funcionaram a 400 watts até 2022, enquanto as GPUs de última geração para IA generativa em 2023 funcionam a 700 watts e espera-se que os chips da próxima geração em 2024 funcionem a 1200 watts. Isto representa um aumento exponencial que coloca uma pressão sobre a infraestrutura energética global.

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Soluções de hardware para eficiência energética

Chips especializados: A revolução do hardware de IA

A resposta da indústria do hardware à crise da IA está a materializar-se através de chips cada vez mais especializados e eficientes:

Unidades de Processamento Tensorial (TPU): De acordo com a TechTarget, as TPU são ASIC concebidas para computação de elevado volume e baixa precisão com múltiplas operações de entrada/saída por joule. O TPU v6e é o mais recente chip Trillium, lançado em outubro de 2024, com um pico de desempenho de computação por chip 4,7 vezes superior ao do TPU v5e.

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FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays): Tal como salientado pela IBM, os FPGAs também são adequados para tarefas que valorizam a eficiência energética em detrimento da velocidade de processamento e oferecem a flexibilidade necessária para se adaptarem à rápida evolução dos algoritmos de IA.

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Circuitos Integrados de Aplicação Específica (ASICs): De acordo com a Geniatech, os ASICs oferecem as vantagens de baixo consumo de energia, velocidade e uma pequena pegada, representando a solução mais eficiente para cargas de trabalho de IA específicas e de alto volume.

O surgimento da IA de ponta

Uma tendência crucial para a sustentabilidade é o movimento em direção à computação periférica. De acordo com a Geniatech, a Gartner prevê que, até 2025, a computação periférica processará 75% dos dados gerados por todos os casos de utilização, reduzindo significativamente a necessidade de transmissão de dados para centros de dados centralizados e a energia associada.

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Progressos na eficiência energética

Melhorias drásticas no desempenho por watt

A indústria está a fazer progressos significativos em termos de eficiência energética. De acordo com a NVIDIA, conseguiu um ganho de eficiência de 10.000 vezes na formação e inferência de IA de 2016 a 2025, demonstrando o potencial para melhorias drásticas.

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No entanto, a realidade é mais complexa. Tal como referido por David Mytton no seu blogue DeVSustainability, os servidores de tomada dupla consomem atualmente entre 600-750 W, em comparação com 365 W em 2007-2023, o que indica que, embora a eficiência por operação melhore, a potência total dos sistemas continua a aumentar.

Otimização do software e da arquitetura

As estratégias de software estão a emergir como um complemento crucial para as melhorias de hardware:

Otimização de modelos: Os modelos quânticos tendem a exigir um número significativamente menor de parâmetros para o treino do que os seus homólogos clássicos, sugerindo abordagens alternativas para reduzir a complexidade computacional.

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Gestão inteligente da energia: De acordo com o MIT Sloan, limitar a utilização a 150 ou 250 watts (aproximadamente 60% a 80% da sua potência total), dependendo do processador utilizado, não só reduz o consumo geral de energia das cargas de trabalho, como também reduz as temperaturas de funcionamento.

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Iniciativas empresariais e compromissos ambientais

Microsoft: Liderança na negatividade do carbono

A Microsoft assumiu um dos compromissos mais ambiciosos do sector. Tal como referido no blogue oficial da Microsoft para 2020, "Até 2025, passaremos a fornecer 100 por cento de energia renovável, o que significa que teremos contratos de aquisição de energia verde contratada para 100 por cento da eletricidade emissora de carbono consumida por todos os nossos centros de dados, edifícios e campus."

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A empresa criou também um novo fundo de inovação climática no valor de mil milhões de dólares para acelerar o desenvolvimento global de tecnologias de redução, captura e remoção de carbono.

No entanto, a realidade apresenta desafios. De acordo com a GeekWire, a Microsoft emitiu mais de 15,4 milhões de toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente no ano passado, sendo as emissões de âmbito 3 responsáveis por mais de 96% da sua pegada de carbono.

Google: Pioneira em energias renováveis

A Google alcançou marcos significativos em matéria de sustentabilidade. De acordo com o sítio Web oficial de sustentabilidade da Google, "em 2017, a Google comprometeu-se a igualar 100 por cento do seu consumo de energia com energias renováveis. Este objetivo foi alcançado com sucesso em 2020".

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A empresa continua a investir fortemente: de acordo com o relatório de sustentabilidade Google 2025, "Em 2024, contratámos mais 19 GW de novas energias renováveis em 16 países e expandimo-nos para a energia nuclear com a assinatura do nosso primeiro contrato de compra de energia nuclear em grande escala".

Amazon Web Services: O desafio da escala

A AWS, o maior fornecedor de serviços de computação em nuvem do mundo, estabeleceu objectivos ambiciosos, mas é criticada pela sua transparência. De acordo com a Climatiq, "a Amazon anunciou 18 novos projectos de energia eólica e solar em regiões da AWS nos EUA, Finlândia, Alemanha, Itália e Reino Unido, totalizando 5,6 GW de nova capacidade de energia renovável".

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No entanto, segundo a mesma fonte, "as críticas aos relatórios sobre a pegada de carbono da AWS podem resumir-se a não serem granulares, não serem transparentes e não serem úteis para as equipas de tecnologia que procuram otimizar a sua utilização".

Quadros e ferramentas para a IA ecológica

Ferramentas de monitorização das emissões

A indústria desenvolveu várias ferramentas para monitorizar e reduzir o impacto ambiental da IA:

CarbonTracker e CodeCarbon: De acordo com a Carbon Credits, "algumas das ferramentas utilizadas para estimar a pegada de carbono das tecnologias de IA são CarbonTracker, CodeCarbon, Green algorithms e PowerTop".

eco2AI: Conforme descrito no Doklady Mathematics, "eco2AI é uma biblioteca de código aberto capaz de rastrear emissões equivalentes de carbono ao treinar ou inferir modelos de IA baseados em Python, tendo em conta o consumo de energia dos dispositivos CPU, GPU e RAM".

Quadro de implementação da IA verde

De acordo com um estudo publicado na Industry Science, "uma sofisticada ferramenta baseada em Python, concebida para acompanhar e gerir a pegada de carbono dos modelos de aprendizagem automática de formação e outras tarefas computacionais, representa a evolução para ferramentas mais sofisticadas de gestão da sustentabilidade da IA".

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Regulamentação e políticas públicas

O AI Act da UE: um modelo global

A União Europeia assumiu a liderança na regulamentação da IA sustentável. De acordo com o Parlamento Europeu, "em junho de 2024, a UE adoptou as primeiras regras do mundo sobre IA. A Lei da Inteligência Artificial será plenamente aplicável 24 meses após a sua entrada em vigor".

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De acordo com a Green Software Foundation, "a Lei da IA da UE ganha ainda mais significado quando vista no contexto de que a UE é atualmente um dos líderes mundiais em políticas ambientais e climáticas".

Lacunas regulamentares e recomendações

Apesar dos progressos, persistem lacunas significativas. Como salientado num artigo publicado no arXiv, "As actuais propostas de regulamentação da IA, na UE e não só, visam estimular uma IA fiável (por exemplo, AI Act) e responsável (por exemplo, AI Liability). O que falta, no entanto, é um discurso regulamentar sólido e um roteiro para tornar a IA, e a tecnologia em geral, ambientalmente sustentável".

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Os especialistas propõem soluções concretas: de acordo com um relatório do Tony Blair Institute for Global Change, "estabelecer e adotar métricas de boas práticas para o consumo de energia e as emissões de carbono dos centros de dados e isolar as informações relacionadas com a IA".

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Perspectivas e desafios futuros

Projecções de crescimento da energia

As projecções para o futuro são simultaneamente preocupantes e cheias de oportunidades. De acordo com a IDC, "o consumo global de eletricidade dos centros de dados irá mais do que duplicar entre 2023 e 2028, com uma taxa de crescimento anual de 19,5%, atingindo 857 Terawatt-hora (TWh) em 2028".

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Mais especificamente para a IA, de acordo com o mesmo relatório da IDC, "espera-se que o consumo de energia dos centros de dados de IA cresça a um CAGR de 44,7 por cento, atingindo 146,2 Terawatt-hora (TWh) até 2027".

Abordagens inovadoras para a sustentabilidade

Estão a surgir abordagens inovadoras, como a Sustain AI, descrita num documento do MDPI como "uma estrutura de aprendizagem profunda multimodal que integra Redes Neuronais Convolucionais (CNN) para deteção de defeitos, Redes Neuronais Recorrentes (RNN) para modelação preditiva do consumo de energia e Aprendizagem por Reforço (RL) para otimização dinâmica da energia".

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IA verde na IA vs IA verde por IA: dois paradigmas complementares

IA verde: otimização intrínseca

O paradigma "Green-in AI" centra-se na conceção de algoritmos e modelos inerentemente mais eficientes. De acordo com uma análise publicada na ScienceDirect, trata-se de "estratégias para conceber algoritmos e modelos de aprendizagem automática mais eficientes do ponto de vista energético, centrando-se na otimização do hardware e do software".

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IA ecológica: IA para a sustentabilidade

O paradigma "Green-by-AI" utiliza a IA para melhorar a sustentabilidade noutros sectores. De acordo com a mesma revisão da ScienceDirect, representa "abordagens de IA para melhorar as práticas ecológicas noutros sectores, utilizando a inteligência artificial para otimizar a eficiência energética em aplicações no exterior".

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Conclusões: Rumo a um futuro sustentável da IA

A IA verde representa uma transformação fundamental na forma como concebemos e implementamos a inteligência artificial. Os dados de 2025 mostram que estamos num ponto de viragem: o crescimento da procura de eletricidade para a IA e os centros de dados é um teste à forma como a sociedade responderá às exigências e aos desafios de uma eletrificação mais ampla.

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As soluções emergentes - do hardware especializado à computação quântica, dos quadros de monitorização às políticas regulamentares - oferecem um caminho para a sustentabilidade. No entanto, o sucesso dependerá da capacidade da indústria para equilibrar a inovação com a responsabilidade ambiental, assegurando que a IA pode tornar-se a principal força motriz por detrás do esforço global para alcançar a neutralidade carbónica.

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2025 apresenta-se como um ano crucial em que as decisões tomadas hoje determinarão se a IA será parte do problema climático ou parte da sua solução. A IA verde já não é uma opção, mas uma necessidade imperativa para um futuro tecnologicamente avançado e ambientalmente sustentável.

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Perguntas mais frequentes

O que é a IA Verde?

A IA verde é um paradigma tecnológico que tem por objetivo tornar a inteligência artificial mais ecológica e sustentável. Centra-se na produção de resultados exactos sem aumentar os custos computacionais, assegurando que a inovação tecnológica anda de mãos dadas com a responsabilidade ambiental.

Porque é que a IA verde é tão urgente em 2025?

A urgência decorre do impacto ambiental explosivo da IA. Dados de 2025 mostram que:

• As necessidades energéticas dos centros de dados na América do Norte aumentaram de 2 688 megawatts (final de 2022) para 5 341 megawatts (final de 2023)
• 4,4 por cento de toda a energia nos EUA é canalizada para centros de dados
• A intensidade de carbono da eletricidade dos centros de dados é 48% superior à média dos EUA

Que quantidade de energia consome efetivamente a IA?

O impacto energético da IA é dramático:

• Desde 2018, os centros de dados aumentaram de 1,9 por cento para 4,4 por cento da procura total de energia
• O treino de um cluster de IA generativa pode consumir 7 a 8 vezes mais energia do que uma carga computacional típica
• A formação GPT-3 consumiu 1.287 megawatts-hora (o suficiente para 120 casas nos EUA durante um ano)
• Prevê-se que o consumo dos centros de dados duplique até 2030

Como é que o hardware está a evoluir para ser mais eficiente?

A indústria está a desenvolver chips especializados:

Unidades de processamento de tensor (TPU): a TPU v6e oferece 4,7 vezes o desempenho da v5e

Matrizes de portas programáveis em campo (FPGAs): optimizadas para eficiência energética e flexibilidade

Circuitos integrados para aplicações específicas (ASIC): oferecem baixo consumo de energia, velocidade e dimensões reduzidas

No entanto, a potência total continua a crescer: as GPU aumentaram de 400W (2022) para 700W (2023), com previsões de 1200W para 2024.

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O que é a IA de ponta e porque é que é importante para a sustentabilidade?

A IA de ponta processa os dados localmente em vez de os enviar para centros de dados centralizados. A Gartner prevê que, até 2025, a computação periférica processará 75% dos dados gerados, reduzindo significativamente o consumo de energia associado à transmissão de dados.

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Que progressos foram realizados em matéria de eficiência energética?

A NVIDIA alcançou uma melhoria de eficiência de 10.000 vezes no treinamento e inferência de IA de 2016 a 2025. No entanto, os servidores modernos consomem 600-750W em comparação com 365W de 2007-2023, mostrando que, embora a eficiência por operação melhore, a potência total continua a aumentar.

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O que é que as grandes empresas tecnológicas estão a fazer pela sustentabilidade?

Microsoft: Compromisso de 100 por cento de energia renovável até 2025 e um fundo de mil milhões para a inovação climática. No entanto, emitiu 15,4 milhões de toneladas de equivalente CO2 em 2024.

Google: Atingiu 100% de energias renováveis em 2020 e contratou 19 GW de novas energias renováveis em 16 países até 2024.

Amazon AWS: Anunciou 18 novos projectos de energias renováveis num total de 5,6 GW, mas é criticada por falta de transparência nos relatórios.

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Existem ferramentas para monitorizar o impacto ambiental da IA?

Sim, estão disponíveis várias ferramentas:

• CarbonTracker e CodeCarbon: para calcular a pegada de carbono
• eco2AI: Biblioteca de código aberto para o controlo das emissões durante a formação e a inferência
• Algoritmos verdes e PowerTop: outras ferramentas de monitorização especializadas

Como é regulada a IA verde?

A UE assumiu a liderança com aLei da IA da UE, adoptada em junho de 2024 - os primeiros regulamentos de IA do mundo que serão plenamente aplicáveis após 24 meses. No entanto, os especialistas apontam lacunas no discurso regulamentar para tornar a IA sustentável do ponto de vista ambiental.

Quais são as projecções futuras para o consumo de energia da IA?

As previsões são alarmantes:

• O consumo global de centros de dados duplicará entre 2023 e 2028 (CAGR 19,5%)
• Atingirá 857 TWh em 2028
• O consumo de energia específico da IA crescerá a uma taxa de crescimento anual (CAGR) de 44,7 por cento, atingindo 146,2 TWh em 2027

Qual é a diferença entre IA verde-em e IA verde-por?

IA ecológica: centra-se na conceção de algoritmos e modelos inerentemente mais eficientes do ponto de vista energético, optimizando o hardware e o software.

IA ecológica: Utilize a IA para melhorar a sustentabilidade noutras áreas, tirando partido da inteligência artificial para otimizar a eficiência energética em aplicações exteriores.

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Porque é que 2025 é considerado um ano crucial para a IA verde?

2025 representa um ponto de viragem em que as decisões tomadas hoje determinarão se a IA será parte do problema climático ou parte da sua solução. O crescimento da procura de eletricidade para a IA é um teste à forma como a sociedade responderá aos desafios de uma eletrificação mais ampla. A IA verde já não é uma opção, mas uma necessidade imperativa para um futuro tecnologicamente avançado e ambientalmente sustentável.

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