Paradoks varčne svetlobe
Umetna svetloba, dovolj močna za udobno branje, je bila večino zgodovine razkošje, ki si ga je lahko privoščila le peščica ljudi.
Ameriški ekonomist William Nordhaus je v devetdesetih letih prejšnjega stoletja kupil približno deset kilogramov drv, jih zakuril v domačem kaminu in izmeril količino svetlobe, ki jo je oddajal ogenj. Zanimalo ga je vprašanje, ki se sliši nenavadno, a je morda eno boljših meril napredka, kar jih premoremo: koliko časa mora običajen človek delati, da si prisluži uro umetne svetlobe? Za sodobne tehnologije je odgovor na dlani, za oceno razmer v preteklosti pa je bilo treba svetlobo najprej izmeriti in jo nato preračunati v takratne zaslužke.
Po Nordhausovih ocenah bi moral prazgodovinski človek za količino svetlobe, ki jo običajna tisočlumenska žarnica odda v eni uri, skoraj šestdeset ur zbirati in pripravljati drva. Babilonski delavec, katerega mezdo in ceno sezamovega olja poznamo s klinopisnih tablic, bi za enako količino svetlobe delal dobrih štirideset ur. Konec osemnajstega stoletja bi moral zanjo delati še okoli pet ur. Nato so prišle plinske svetilke, električna žarnica in nazadnje sveteča dioda, tako da danes zadošča manj kot sekunda dela. Merjeno v svetlobi smo tako nekaj stotisočkrat bogatejši od svojih davnih prednikov, zato ob pritisku na stikalo o njeni ceni ne razmišljamo več.
Umetna svetloba, dovolj močna za udobno branje, je bila večino zgodovine razkošje, ki si ga je lahko privoščila le peščica ljudi. Pocenitev svetlobe sta omogočila tako razvoj svetlobnih tehnologij kot večja produktivnost delavcev. Svetloba je bila dolgo tako pomembna gospodarska panoga, da je francoski ekonomist Frédéric Bastiat sredi devetnajstega stoletja napisal satirično peticijo, v kateri izdelovalci sveč od vlade zahtevajo, naj ukaže zagrniti okna, ker jim sonce povzroča nelojalno konkurenco.
V zadnjih desetletjih so osrednjo vlogo pri premagovanju teme prevzele sveteče diode. Rdeče in zelene diode so fiziki izdelali že v drugi polovici dvajsetega stoletja, za belo svetlobo pa je manjkala učinkovita modra dioda. Izdelava polprevodniškega kristala, ki bi oddajal modro svetlobo, se je izkazala za enega trših orehov uporabne fizike.
Ko so japonski raziskovalci Isamu Akasaki, Hiroši Amano in Šudži Nakamura v devetdesetih letih problem vendarle rešili, so odprli vrata beli sveteči diodi, ta pa je v naslednjih desetletjih osvojila svet. Leta 2014 so prejeli Nobelovo nagrado za fiziko za izum učinkovitih modrih diod, ki so omogočile svetle in energetsko varčne bele vire svetlobe.
Razlog za optimizem je bil na dlani. Klasična žarnica je pravzaprav grelec, ki mimogrede tudi sveti, saj večino električne energije odda v obliki toplote. Sveteča dioda bistveno večji delež energije pretvori v vidno svetlobo. Če bi vse žarnice na svetu zamenjali z diodami, bi morala poraba energije za enako količino svetlobe strmo pasti. Na ravni posameznega svetila je račun tehnično pravilen, sklep o skupni porabi pa se lahko izkaže za napačnega. Prav takšen sklep je pred več kot poldrugim stoletjem že enkrat spodletel.
Leta 1865 je mladi angleški ekonomist William Stanley Jevons objavil knjigo Vprašanje premoga. Parni stroji so postajali vse učinkovitejši, zato bi pričakovali, da bo Velika Britanija porabila vse manj premoga. Jevons pa je opozoril, da se dogaja nasprotno: učinkovitejši stroji so pocenili uporabo parne moči, zato so se razširili v nove panoge in dobili nove naloge. Manjša poraba pri posameznem stroju tako ni nujno pomenila manjše skupne porabe premoga.
Delnemu izničenju pričakovanega prihranka danes pravimo povratni učinek. Kadar dodatna uporaba pričakovani prihranek več kot izniči in se skupna poraba poveča, govorimo o Jevonsovem paradoksu. Učinkovitost zniža strošek neke storitve, nižji strošek pa lahko spodbudi nove potrebe in rabe, o katerih prej nihče ni niti sanjal.
Sorodno logiko lahko opazujemo pri avtomobilskih žarometih. Par običajnih halogenskih žarnic porabi okoli sto vatov, primerljivo količino svetlobe pa lahko LED-enote ustvarijo z občutno manj energije. Toda v sodobnih avtomobilih se del prihranka prelije v dodatne zmožnosti. Namesto enega samega vira je v žarometu matrika desetin ali celo stotin svetlobnih elementov, ki jih računalnik prižiga in ugaša tako, da zasenči natanko območje, kjer se približuje vozilo iz nasprotne smeri. Rešitev je tehnično čudovita, vendar poraba ne pade v enakem razmerju, kot se je povečala učinkovitost posamezne diode.
V mestih lahko opazujemo podoben proces. Čeprav LED-svetilke za enako količino svetlobe porabijo bistveno manj elektrike, se večja učinkovitost ni prevedla v manj umetne svetlobe. Prihranek se lahko prelije v več svetilk, svetlejše ulice, osvetljene fasade in nove vrste svetlobnih površin. Učinkovitost namreč razširi prostor mogočega, ne določa pa, kako ga bomo uporabili.
Ta mehanizem se nakazuje tudi pri umetni inteligenci. Učinkovitejši in cenejši modeli omogočajo vse širšo uporabo, zato lahko skupni obseg računanja in z njim poraba elektrike rasteta, čeprav posamezna naloga postaja energijsko manj zahtevna. Zgodba o žarnici in zgodba o podatkovnem centru sta v tem pogledu ista zgodba: učinkovitost pove, koliko energije zahteva posamezna naloga, ne pa, koliko takih nalog bomo opravili.