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人工智能的碳足迹应如何衡量:训练、推理还是芯片制造?

了解如何从训练、推理和芯片制造三个环节衡量人工智能的碳足迹,并参考最新研究中的实证数据。

直接答案

要全面衡量人工智能的碳足迹,必须考虑训练、推理和芯片制造这三个阶段,但目前的做法主要聚焦于训练,存在重大缺口。研究表明,在大规模部署中,推理可能成为排放的主要来源——例如,ChatGPT式的推理长期来看消耗的能源可能超过训练阶段[7]。与此同时,芯片制造产生的隐含排放却鲜有报告[3]。在已审阅的研究中,各方一致认为,没有任何单一阶段能反映全貌,亟需建立贯穿整个生命周期的标准化测量体系[1][2][3]

8篇文献引用

本文由 WisPaper 驱动的搜索和论文分析生成。

为什么不能只测量训练阶段就了事?

大多数公众关注的是训练大型AI模型所消耗的能源,但这只是冰山一角。训练是一次性成本,而推理——即运行模型来回答查询的行为——在模型部署后会发生数百万甚至数十亿次。2023年一项关于生成式AI推理的研究发现,对于像ChatGPT这样的服务,推理的累积能源和碳排放影响可能很快超过训练,尤其是在用户数量增长的情况下[7]。这意味着,如果只衡量训练,你可能会严重低估AI系统的真实足迹。

多项综述证实了这一盲点。一篇2026年的范围综述指出,尽管训练环节已被广泛研究,但“大规模服务运营过程中产生的累积环境足迹,尤其是推理阶段,受到的关注相对较少”[3]。另一篇2025年的综述提出了一个六维框架,明确将训练与部署(推理)作为独立但相互关联的阶段纳入其中[2]。关键在于:仅凭训练环节来衡量是不完整的。

各研究在哪些方面达成共识?

多篇论文达成广泛共识:一个覆盖人工智能全生命周期的标准化、透明化测量框架至关重要——但目前尚属空白。一篇2026年关于语言模型的论文指出,"现有基准测试和论文极少报告能耗数据,造成了严重的信息鸿沟"[1]。同样,2023年一份碳足迹工具指南提到,虽然存在多种在线计算器,但它们得出的估算结果差异巨大:一项对四款计算器的对比研究发现,针对同一AI查询,估算值相差超过50倍[6]。这使得用户几乎无法比较不同模型或做出知情选择。

另一个共识是,硬件选择与模型架构至关重要。2025年一篇关于环保型AI训练的章节指出,模型剪枝、节能硬件和绿色数据中心等策略已被证实可有效减少碳排放[4]。谷歌研究人员在2022年的一篇论文中预测,若整个机器学习领域采用最佳实践——例如使用更高效的硬件并优化训练计划——尽管需求持续增长,到2030年训练产生的总碳排放量仍可能下降[8]。这表明,测量不仅关乎核算,更能推动实质性的减排。

哪些方面的证据仍不明确?

最大的差距在于缺乏对芯片制造和硬件生命周期排放的持续报告。尽管有多篇论文呼吁纳入制造过程中的“隐含排放”[3],但此处的九项研究均未提供具体数据,说明芯片制造相对于训练或推理环节的碳排放贡献比例。这是一个关键缺失,因为先进AI芯片的制造本身能耗极高,会产生自身的碳足迹。

另一个尚未解决的问题是,如何公平地比较不同模型及其应用场景。2024年一篇关于神经转译器的综述发现,在17项主要研究中,仅有9项报告了训练时间和设备细节,而报告实际排放量的研究更少[5]。这种零散的报告方式使得我们难以判断,例如,一个长时间训练的小模型与一个短时间训练的大模型相比,究竟孰优孰劣。作者呼吁“对排放量进行更详细的报告,并更深入地理解与训练时间相关的碳足迹”[5]。在报告标准普及之前,任何单一数据——无论是来自训练、推理还是制造环节——都应被视为临时性参考。

关于这些来源

该回答基于8篇经同行评审的研究——发表于2022年至2026年间,其中6篇为2024年及以后发表,2篇发表于Q1期刊,总被引次数达370次——这些研究是从9篇通过质量筛选的研究中选出的最相关成果,而9篇研究又源自从超过5亿篇论文的数据库中检索到的68篇文献。

本文引用的文献

1

评估语言模型的碳足迹:迈向人工智能的可持续发展

这项2026年的研究对比了小语言模型(TinyLlama、nanoGPT)在训练和推理过程中的碳排放量,并发现现有基准测试极少报告能耗数据,从而造成了显著的信息缺口。

2

当机器学习模型退役、衰退或过时:算法、软件与硬件综述

这份2025年的综述提出了一个六维可持续人工智能框架(包括电网优化调度、资源高效架构和能耗感知算法),并呼吁建立标准化方法,以衡量人工智能在整个生命周期中的能源消耗。

3

迈向可持续人工智能:训练与推理阶段碳足迹与环境影响的系统性综述

这项2026年的范围界定综述发现,推理阶段的排放所受到的关注远少于训练阶段,并提出了包括制造过程中隐含排放在内的全生命周期监测方案。

4

通过生态友好型AI训练减少机器学习中的碳足迹

本章回顾了2025年减少人工智能碳足迹的策略,包括模型优化、剪枝、节能硬件和绿色数据中心,并附有来自谷歌、OpenAI和IBM的案例研究。

5

评估碳足迹:理解训练设备的环境成本

这篇2024年关于神经转译器的综述发现,在17项主要研究中,仅有9项报告了训练时间和设备细节,而报告实际排放量的研究更少,凸显了改进报告规范的必要性。

6

人工智能的能源与环境足迹

这篇2026年的文章比较了四款人工智能环境足迹计算器,发现针对同一查询的估算结果差异超过50倍,凸显了标准化披露的必要性。

7

减少生成式AI推理的碳排放(当前及2035年展望)

这项2023年的研究对ChatGPT的推理工作负载进行了建模,结果表明,推理过程的累积能源消耗和碳排放影响可能超过训练阶段,尤其是在用户数量不断增长的情况下。

8

机器学习训练产生的碳足迹将趋于稳定,随后逐步缩减。

谷歌研究人员在2022年发表的一篇论文指出,尽管需求持续增长,但通过采用四项最佳实践(例如高效硬件、优化训练),到2030年机器学习训练的总碳排放量有望下降。