[Paper] 软件相关排放及共享责任系统的映射

Source: arXiv - 2512.13474v1

Overview

本文提供了一张系统范围的地图，展示软件相关碳排放的来源及其在整个软件生命周期中由谁负责。通过可视化能源使用的流动——从代码创建到在硬件上执行——作者为 ICT 公司、开发者和政策制定者提供了一种具体工具，用于跟踪和降低其气候影响，并与欧盟新兴的 CSRD 和 CSDD 等法规保持一致。

关键贡献

• 全面的排放分类法，对软件价值链各阶段（设计、开发、部署、运行、维护和生命周期结束）的碳来源进行分类。
• 利益相关者责任矩阵，将特定排放来源与最有能力采取行动的主体关联（例如，开发者、云服务提供商、产品负责人、采购团队）。
• 系统映射方法论，将现有生命周期评估（LCA）数据、能耗基准和监管要求整合到单一可复用的图示中。
• 实用指南，帮助将软件工程流程与欧盟可持续性报告义务（CSRD、CSDD）对齐。
• 开源制品（映射图及其元数据），已发布供社区使用和进一步完善。

方法论

1. 文献与标准回顾 – 调查学术 LCA 研究、行业报告以及欧盟可持续发展指令，以识别 ICT 中已知的排放热点。
2. 生命周期分解 – 将软件生命周期拆分为八个细粒度活动（例如需求工程、CI/CD 流水线、运行时资源供应）。
3. 数据聚合 – 从公开数据集（如 EPA、欧洲能源效率平台）以及供应商特定的可持续发展报告中收集能耗强度数据（每计算单元 kWh、每存储字节 kWh、每网络传输 kWh）。
4. 映射构建 – 采用系统思维方法，绘制每项活动的能耗需求、关联碳因子（gCO₂e/kWh）以及负责决策的主要利益相关者。
5. 验证 – 与行业专家小组（云架构师、产品经理、可持续发展官员）审阅草图，并根据反馈进行完善。

其结果是一个 可视化的“排放‑责任矩阵”，可叠加在现有软件开发工作流之上。

结果与发现

*基于行业聚合平均值；实际数值会因工作负载和供应商而异。

关键要点

• 运行时消耗占主导——优化代码效率并合理配置云资源可实现最大的碳减排。
• 开发工具链不可忽视；低效的 CI 流程会增加可观的碳足迹。
• 责任共担显而易见：单一主体无法单独解决排放问题，需要协同治理。

Practical Implications

1. 碳感知 CI/CD 流水线 – 将能耗指标集成到构建仪表盘中；当构建超过预设的碳预算时触发警报。
2. 右尺寸化作为开发实践 – 采用“性能优先”编码指南（例如算法效率、惰性加载），并使用能够显示能耗的分析工具。
3. 可持续云合同 – 在服务水平协议（SLA）中加入可再生能源采购比例，并提供每项服务的碳排放指标可视化。
4. CSRD/CSDD 自动化报告 – 将映射直接导入可持续性报告工具，减少人工工作并确保合规。
5. 跨职能治理委员会 – 成立“绿色软件”委员会，汇聚开发人员、产品经理、采购和可持续发展官员，共同落实矩阵中的建议。

将这些实践嵌入工作流可以 降低运营成本（计算量更少 = 支出更低），同时满足监管要求并支持可持续性声明。

局限性与未来工作

• 数据粒度 – 依赖公开的能耗强度数据，这些数据可能无法反映最新的硬件效率或供应商特定的可再生能源组合。
• 软件类型范围 – 侧重于典型的云原生应用；嵌入式或边缘计算软件可能具有不同的排放特征。
• 动态工作负载 – 实时扩展行为（自动扩缩、无服务器突发）仅作近似处理；更细粒度的遥测数据将提升准确性。

未来研究方向

• 将矩阵扩展至 边缘/物联网生态系统。
• 开发 自动化工具，直接从编排平台（Kubernetes、Terraform）提取每项服务的碳足迹。
• 开展 纵向案例研究，量化在实施推荐的治理流程后实现的碳减排效果。

作者

• Laura Partanen
• Antti Sipila
• Md Sanaul Haque
• Jari Porras

论文信息

• arXiv ID: 2512.13474v1
• 分类: cs.SE
• 发布日期: 2025年12月15日
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