[논문 리뷰] The Carbon Emissions of Writing and Illustrating Are Lower for AI than for Humans

Bill Tomlinson, Rebecca W. Black외 2명|arXiv (Cornell University)|2023. 03. 08.

Energy, Environment, and Transportation Policies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 글쓰기 및 일러스트레이션 작업을 수행하는 인공지능 시스템(ChatGPT, BLOOM, DALL-E2, Midjourney)과 인간 간의 탄소 배출량을 비교한다. 연구 결과, AI는 텍스트 한 페이지당 130에서 1500배, 이미지 한 장당 310에서 2900배 적은 CO2e를 배출함을 확인하였으며, 이는 사회적 및 윤리적 고려사항의 제한이 있음에도 불구하고 콘텐츠 제작 분야에서 AI가 환경적으로 유리한 위치를 점하고 있음을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• AI 시스템과 인간의 글쓰기 및 일러스트레이션 작업에서의 탄소 배출량을 정량화하고 비교하기.
• AI 기반 콘텐츠 제작이 인간 중심의 프로세스보다 환경 영향을 적게 미치는지 평가하기.
• 창작 및 글쓰기 워크플로우에서 온실가스 배출량을 줄일 수 있는 AI의 잠재력 평가하기.
• 사회적 영향 및 작업 적용 가능성 등의 제한 사항을 고려하면서도 AI의 환경적 이점 강조하기.

제안 방법

• 텍스트 생성 및 이미지 생성 작업 중 AI 시스템(ChatGPT, BLOOM, DALL-E2, Midjourney)의 탄소 배출량 측정하기.
• 기기 운영 및 환경적 조건을 포함한 평균 에너지 소비 기반으로 인간의 탄소 배출량 추정하기.
• 표준화된 수명주기 평가 방법을 사용하여 AI 및 인간 활동의 CO2e 배출량 계산하기.
• 여러 AI 모델과 인간 창작자 간의 출력 단위(예: 텍스트 한 페이지 또는 이미지 한 장)당 배출량 비교하기.
• 학습 및 추론 단계의 탄소 배출량을 고려하였으며, 운영 사용에 있어 추론 단계를 주로 초점으로 삼기.
• 노트북 및 인터넷 인프라 기여도를 포함한 인간 에너지 소비에 대해 보수적인 추정 적용하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AI가 생성한 텍스트의 탄소 배출량은 인간이 작성한 텍스트와 비교해 한 페이지당 얼마나 다른가?
• RQ2 AI가 생성한 이미지의 탄소 배출량과 인간이 만든 일러스트레이션 간의 비율은 얼마인가?
• RQ3 창작 및 글쓰기 작업에서 AI 시스템은 인간 노동에 비해 온실가스 배출량을 얼마나 줄이는가?
• RQ4 AI와 인간의 콘텐츠 제작 환경 효율성에 영향을 미치는 주요 요인는 무엇인가?
• RQ5 AI 추론의 탄소 배출량은 인간 작업 수행의 누적 배출량과 비교해 어떻게 다른가?

주요 결과

• AI가 단일 텍스트 페이지를 작성할 경우 인간이 동일 작업을 수행할 때보다 CO2e가 130에서 1500배 적게 배출된다.
• AI가 단일 이미지를 생성할 경우 인간이 동일한 이미지를 제작할 때보다 CO2e가 310에서 2900배 적게 배출된다.
• GPT 기반 및 디퓨전 기반 시스템을 포함한 여러 모델에서 AI의 탄소 배출 우위가 일관되게 나타난다.
• 이 연구는 AI 탄소 발자국의 주요 요인으로 추론 단계의 배출량을 특정하였으며, 반복 사용 시 학습 단계의 배출량은 상대적으로 미미하다고 판단한다.
• 보수적인 인간 에너지 소비 추정에도 불구하고, AI는 글쓰기 및 일러스트레이션 작업 모두에서 뚜렷한 탄소 배출 우위를 보인다.
• AI의 환경적 이점은 크지만, 일자리 감소나 윤리적 우려와 같은 사회적 영향은 고려하지 않는다.