[論文レビュー] The Carbon Emissions of Writing and Illustrating Are Lower for AI than for Humans

Bill Tomlinson, Rebecca W. Black+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2023

Energy, Environment, and Transportation Policies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、AIシステム（ChatGPT、BLOOM、DALL-E2、Midjourney）と人間が文章作成および図画作成のタスクを実行する際の炭素排出量を比較した。AIは1ページあたりの文章作成で人間の130〜1500倍、1枚あたりの図画作成で人間の310〜2900倍のCO2eを排出するが、これはコンテンツ作成におけるAIの環境的利点が顕著であることを示している。ただし、社会的・倫理的配慮の制限は考慮されない。

ABSTRACT

As AI systems proliferate, their greenhouse gas emissions are an increasingly important concern for human societies. We analyze the emissions of several AI systems (ChatGPT, BLOOM, DALL-E2, Midjourney) relative to those of humans completing the same tasks. We find that an AI writing a page of text emits 130 to 1500 times less CO2e than a human doing so. Similarly, an AI creating an image emits 310 to 2900 times less. Emissions analysis do not account for social impacts such as professional displacement, legality, and rebound effects. In addition, AI is not a substitute for all human tasks. Nevertheless, at present, the use of AI holds the potential to carry out several major activities at much lower emission levels than can humans.

研究の動機と目的

• AIシステムと人間の文章作成および図画作成タスクにおける炭素排出量を定量的に比較すること。
• AIベースのコンテンツ作成が人間主導のプロセスに比べて環境への影響を低減するかどうかを評価すること。
• AIがクリエイティブおよび文章作成ワークフローにおける温室効果ガス排出量を低減する可能性を評価すること。
• 社会的影響やタスクの適用可能性といった制限を踏まえつつ、AIの環境的利点を強調すること。

提案手法

• AIシステム（ChatGPT、BLOOM、DALL-E2、Midjourney）が文章生成および図画作成タスクを実行する際の炭素排出量を測定した。
• デバイスの稼働状態および環境的要因を含めた平均エネルギー消費量に基づき、人間の炭素排出量を推定した。
• 標準化されたライフサイクルアセスメント手法を用いて、AIおよび人間の活動のCO2e排出量を計算した。
• 複数のAIモデルと人間の作業者間で、出力単位（例：1ページの文章または1枚の画像）あたりの排出量を比較した。
• トレーニング段階とインファレンス段階の両方の排出量をAI排出量に含めたが、運用用途の主な焦点はインファレンス段階であった。
• ラップトップおよびインターネットインfraの貢献を含め、人間のエネルギー消費量に保守的な推定値を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1ページあたりのAI生成文章の炭素排出量は、人間が作成した文章と比べてどの程度低いのか？
• RQ2 AIが生成した画像と人間が作成した図画との間の炭素排出量比はどのようになるか？
• RQ3 AIシステムは、人間労働に比べてクリエイティブおよび文章作成タスクにおける温室効果ガス排出量をどの程度低減するのか？
• RQ4 AIと人間のコンテンツ作成における環境効率に影響を与える主な要因は何か？
• RQ5 AIのインファレンス排出量は、人間のタスク実行に伴う累積排出量と比べてどの程度か？

主な発見

• AIが1ページの文章を生成すると、人間が同じタスクを実行する場合と比べてCO2e排出量が130〜1500倍低い。
• AIが1枚の画像を生成すると、人間が同じ画像を制作する場合と比べてCO2e排出量が310〜2900倍低い。
• GPTベースおよびディフュージョンベースの複数のモデルにわたり、AIの排出量優位性は一貫している。
• 本研究では、AIの炭素排出量の主な要因がインファレンス段階の排出量であると特定した。トレーニング段階の排出量は、繰り返し使用される場合、相対的に小さい。
• 人間のエネルギー消費量に保守的な推定値を適用しても、AIは文章作成および図画作成の両タスクで顕著な排出量優位性を示している。
• AIの環境的利点は顕著であるが、職業的置換や倫理的懸念といった社会的影響は考慮されていない。