立即采取行动,防止不受控制的碳足迹计算科学,科学家说

剑桥科学家们为计算科学制定原则——权力的发现揭开宇宙的奥秘向发展中对抗癌症治疗改善我们对人类基因组的理解,但有大量的碳足迹——可以更加环保。

写在自然计算科学、公共卫生部门的研究人员和初级保健剑桥大学认为科学界需要立即采取行动如果是为了防止潜在的不受控制的上升的碳足迹计算科学作为科学数据和算法使用的增加。

洛奇•Lannelongue博士是一名研究助理在生物医学数据科学和耶稣学院的博士后,说:“剑桥科学改变了我们对周围世界的理解和对社会导致了极大的好处。但这有一个山寨产品,并不总是清楚其对环境的影响。作为科学家——与人们在每一个工作部门——重要的是,我们尽我们所能减少我们的碳足迹努力确保我们的发现所带来的好处不超过他们的环境成本。”

最近的研究已开始探索科学研究的环境影响,与最初专注于科学会议和实验的实验室。例如,2019年秋季会议的美国地球物理联盟估计排放80000吨当量二氧化碳* (tCO2e),相当于每周平均排放的城市爱丁堡,英国。一年一度的碳足迹的一个典型的生命科学实验室据估计大约20 tCO2e。

但有研究经常被忽视的一个方面,可以有一个实质性的环境影响:高性能和云计算。

2020年,信息和通信技术行业估计由1.8%至2.8%的全球温室气体排放,比航空(1.9%)。除了用电的环境影响,制造业和处理硬件,数据中心也有担忧的用水量和土地占用。

迈克尔Inouye教授说:“虽然实验“湿”实验室的环境影响更明显,算法的影响尚不明朗,常常被低估。而新硬件、较长的数据中心和更高效的高性能计算系统可以帮助减少它们的影响,人工智能和数据科学无处不在的增加更多的通常意味着他们的碳足迹可能成倍增长在未来几年如果我们现在不采取行动。”

为了帮助解决这个问题,团队开发了绿色(Governance,Responsibility,Estimation,Energy和体现的影响,N电子战的合作,E教育和Research),一组原则,允许计算科学社区率先可持续研究实践,最大化计算科学的人类和环境中受益。

治理和责任

每一个人都参与计算科学已经让现场更可持续的作用:个人和机构的责任是一个必要的步骤,以确保透明度和减少温室气体排放。

例如,机构本身可以扩展数据集中管理和基础设施的关键,并在确保采购决策考虑购买硬件的制造和操作的足迹。高性能计算(HPC)中心的IT团队可以发挥关键作用,无论是培训和帮助科学家监控他们的工作的碳足迹。主要调查人员可以鼓励他们的团队去思考这个问题并给访问适当的培训。机构可以影响研究人员要求估计碳足迹被包括在资金应用程序。

评估和报告算法的能量消耗

评估和监控的碳足迹计算确定了低效率和改进的机会。

用户级指标理解环境影响和促进个人责任是至关重要的。运行计算的财务成本通常是微不足道的,特别是在学术界,科学家可能无限的印象和无关紧要的计算能力。量化的碳足迹单个项目有助于提高认识的真实成本的研究。

解决能源和体现影响通过新的合作

最小化碳强度——也就是说,发电的碳足迹——是一种最直接有效的方法来减少温室气体排放。这可能涉及搬迁计算低碳设置和国家,但这需要通过股本。碳强度的差异可高达三个数量级之间的顶部和底部执行高收入国家(从0.10 gCO2e /千瓦时在冰岛在澳大利亚770 gCO2e /千瓦时)。

用户设备的足迹也是一个因素:估计发现,几乎四分之三(72%)的能源足迹的流媒体视频的笔记本电脑是笔记本电脑,有23%用于传输和数据中心仅为5%。

另一个重要的考虑因素是数据存储。存储数据的碳足迹取决于许多因素,但1 tb的数据存储生命周期碳足迹的一年是10公斤的当量二氧化碳。这个问题是加剧了这种数据集的重复为了每一个机构,每个研究小组,有时,一个副本。预计大型(超大型)数据中心更节能,但是他们可能也鼓励不必要的增加计算的规模(“反弹效应”)。

教育和研究

教育是至关重要的提高与不同的利益相关者的意识问题。将可持续发展纳入计算培训课程是一个实实在在的第一步减少碳足迹。投资领域的研究将促进创新环境可持续计算科学是为投资者和机构发挥至关重要的作用。

最近的研究发现,在研究中最广泛使用的编程语言,比如R和Python,往往是最节能的,强调培训的重要性研究软件工程师在研究小组,以确保所使用的算法有效地实现。也有范围更有效地使用当前工具更好地了解和监控编码的选择如何影响碳足迹。

Lannelongue博士说:“科学家们计算一个真正的机会来领导的可持续性,但这将涉及到改变我们的文化和我们的工作方式。需要更加透明,有更多的认识,更好的培训和资源,和改进的策略。

“合作、开放的科学和公平获得低碳计算设施也将是至关重要的。我们需要确保可持续的解决方案适用于所有人,因为他们经常对人口最少的利益,往往在低收入和中等收入国家,谁最受气候变化。”

Inouye教授补充道:“每个人都在这个领域——从资助者期刊机构到个人——扮演着重要的角色,可以,自己,做一个积极的影响。我们有一个巨大的机会做出改变,但时间紧迫。”

这项研究是一个与主要利益相关者包括英国健康数据研究中心合作,EMBL-EBI,威康(UKRI)和英国的研究和创新。

*当量二氧化碳,二氧化碳当量,总结了一系列的温室气体和全球变暖的影响是碳足迹的标准度量,虽然其准确性有时辩论。

参考:Lannelongue L, Aronson HEG,贝特曼,等。绿色环境可持续原则计算科学。Nat第一版Sci。杂志2023;3 (6):514 - 521。doi:10.1038 / s43588 - 023 - 00461 - y

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。