Environmental impact of generative AI models: analysis of carbon emissions supported by a serious game

We are experiencing the era of the “Knowledge and Technology Economy”, in which economic value and growth are increasingly linked to the generation, dissemination and application of knowledge and technologies; in this historical period, one of the things that emerges predominantly is the rapid progress and adoption of Artificial Intelligence (AI) models; the widespread use of AI models offers an extraordinary opportunity in many sectors of society such as: automation of many processes, decisional processes, research and development, or addressing crucial environmental challenges, such as global warming and energy sustainability. However, important questions arise about the environmental impact of these technologies, since the inherent nature of their operation requires considerable computational resources. This thesis intends to examine and understand the functioning of AI models aimed at the generation of images and texts (Generative AI) analysing and comparing often opaque and difficult to access data on their energy consumption in order to assess their actual impact on the environment. Through a critical analysis, the possibilities that such technologies offer to promote environmental sustainability, reducing greenhouse gas emissions, optimizing the use of resources and facilitating the adoption of environmentally friendly practices will be explored. At the same time, potential negative consequences, such as increased energy consumption and the carbon footprint associated with computationally intensive AI will be examined. This research will contribute to the definition of an environmental assessment method that aims to protect and inform users about the environmental impact of their interactions with AI, promoting responsible and sustainable behaviors. In addition, this thesis aims to sensitize future AI users through the use of a serious game, a digital educational game that intends to convey engaged concepts through the gaming experience. This innovative educational tool will help inform and engage the public about AI-related environmental issues, promoting greater awareness and understanding of the complex interactions between technology and the environment, one of the greatest challenges that represent the present of today and the future of tomorrow.

Ci troviamo nell’era della “Knowledge and Technology Economy”, in cui il valore economico e la crescita sono sempre più legati alla generazione, alla diffusione ed all’applicazione di conoscenze e tecnologie; in questo periodo storico, uno degli strumenti che emergono in modo predominante è il rapido progresso e l’adozione dei modelli di Intelligenza Artificiale (IA); l’uso diffuso di modelli di IA offre una straordinaria opportunità in molti settori della società; nell’automazione di molti processi, a supporto del processo decisionale, nel campo della ricerca e sviluppo o per affrontare sfide ambientali cruciali, come il surriscaldamento globale e la sostenibilità energetica. Tuttavia, sorgono domande importanti riguardo all’impatto ambientale di queste tecnologie, poiché la natura intrinseca al loro funzionamento richiede considerevoli risorse computazionali. Questa tesi si propone di esaminare e comprendere il funzionamento dei modelli di IA volto alla generazione di immagini e testi (IA generativa), analizzando e confrontando dati spesso opachi e difficilmente accessibili relativi ai loro consumi energetici al fine di valutarne l’impatto effettivo sull’ambiente. Attraverso un’analisi critica, verranno esplorate le possibilità che tali tecnologie offrono per promuovere la sostenibilità ambientale, riducendo le emissioni di gas serra, ottimizzando l’uso delle risorse e agevolando l’adozione di pratiche ecocompatibili. Allo stesso tempo, saranno esaminate le potenziali conseguenze negative, come l’aumento del consumo energetico e l’impronta di carbonio associata alle IA ad alta intensità computazionale. Questa ricerca contribuirà alla definizione di un metodo di valutazione ambientale che mira a proteggere e informare gli utenti sull’impatto ambientale delle loro interazioni con le IA, promuovendo comportamenti responsabili e sostenibili. Inoltre, questa tesi si propone di sensibilizzare gli utenti futuri delle IA mediante l’utilizzo di un serious game, un gioco educativo digitale che mira a trasmettere concetti impegnati attraverso l’esperienza ludica. Questo strumento educativo innovativo aiuterà a informare e coinvolgere il pubblico riguardo ai problemi ambientali legati all’IA, promuovendo una maggiore consapevolezza e comprensione delle complesse interazioni tra tecnologia e ambiente, una delle più grandi sfide che rappresentano il presente di oggi ed il futuro di domani.