科學家呼籲立即行動以防止計算科學的碳足跡不受控制
背景
大學學術網站，劍橋大學科學家們主張制定原則，改變計算科學的可持續性，即利用計算科學揭開宇宙奧祕，開發抗癌治療方法，改善對人類基因組的理解等。然而計算科學的使用可能導致巨大的碳足跡。科學家們指出，隨著資料科學和算法的應用增加，科學界現在必須立即行動，以防止計算科學的碳足跡可能出現無法控制的上升。可持續研究的重要性
劍橋大學的公共衛生和基層醫療部門的研究人員表示科學已經改變了我們對世界的認識，並帶來了對社會的巨大益處。然而這種發展同時對環境產生了不可忽視且不總是被充分瞭解的影響。作為科學家，我們必須盡力減少我們工作的碳足跡，以確保我們的發現所帶來的好處不會被其環境成本所抵消。忽視的環境影響
過去的研究主要關注科學研討會和實驗室的環境影響，但我們經常忽視了高效能和雲端計算這一方面對環境造成的重大影響。根據估計，2020 年，訊息和通訊技術部門的碳足跡佔全球溫室氣體排放的 1.8％至 2.8％，超過了航空業的排放（1.9％）。此外除了電力使用的環境影響之外，還存在著關於資料中心用水和用地的問題。亟需行動
為了應對這個問題，劍橋大學的科學家團隊提出了 GREENER（治理、負責任、估計、能源和體現影響、新的合作、教育和研究）原則，以讓計算科學社區在可持續研究實踐方面帶頭，最大限度地實現計算科學對人類和環境的益處。治理與責任
計算科學中的每個人都在推動該領域更具可持續性：個人和機構的責任是確保透明度和減少溫室氣體排放。機構本身在管理和擴充套件集中資料基礎設施方面起著關鍵作用，並確保採購決策考慮了硬體製造和運營的足跡。高效能計算中心的 IT 團隊在培訓和幫助科學家監測他們的工作碳足跡方面扮演著重要角色。專案負責人可以鼓勵他們的團隊思考這個問題，並提供適當的培訓。資助機構可以透過要求在資金申請中包含碳足跡估計來影響研究人員。估計和報告算法的能源消耗
估計和監測計算的碳足跡可以識別出低效和改進的機會。理解個人層面的指標對於理解環境影響並促進個人責任至關重要。在學術界，執行計算的財務成本通常是微不足道的，科學家可能認為計算容量是無限的並且無關緊要。量化個別專案的碳足跡有助於提高對研究真實成本的認識。透過新的合作解決能源和體現影響的問題
最具即時影響力的減少溫室氣體排放的方法之一是降低碳強度，即減少產生電力的碳足跡。這可能涉及將計算遷移到低碳地區和國家，但需要以公平為重。高收入國家之間的碳強度可以差異高達三個數量級（冰島的 0.10 gCO2e / kWh 到澳大利亞的 770 gCO2e / kWh）。使用者裝置的碳足跡也是一個因素：根據估計，將影片流式傳輸到膝上型電腦的能源足跡中有將近三分之二（72%）來自膝上型電腦，23%用於傳輸，僅有 5%用於資料中心。資料儲存也是個關鍵問題。儲存一年的一個 Terabyte 資料的碳足跡取決於多個因素，但估計的生命周期為 10 千克 CO2e。為了讓每個機構和研究小組都擁有一份資料副本，這種資料集的重復也加劇了這個問題。也存在著大型（超大型）資料中心的能源效率更高，但它們也可能促使不必要的計算規模增加（“反彈效應”）。教育和研究
對不同利益相關者提高意識的教育至關重要。將可持續性融入計算培訓課程是減少碳足跡的具體第一步。投資於促進在環境可持續計算科學領域的創新的研究對於資助機構和機構發揮著關鍵作用。最近的研究發現，研究中最常用的程式設計語言（例如 R 和 Python）往往是能源效率最低的，這凸顯了在研究小組中擁有受過培訓的研究軟體工程師以確保使用的算法高效實施的重要性。透過更好地理解和監測編碼選擇如何影響碳足跡，還可以更有效地使用當前的工具。結語
總而言之，科學家們呼籲計算科學界現在行動起來，以防止計算科學的碳足跡不可控制地上升。這需要制定治理原則，確保透明度和負責任，估計和報告算法的能源消耗，透過新的合作解決能源和體現影響的問題，並加固教育和研究。計算科學界有機會在可持續性方面帶頭，但這需要文化和工作方式的改變。合作、公開科學和平等使用低碳計算設施也至關重要。我們必須確保可持續解決方案對所有人都有效，因為這些解決方案往往對那些最易受氣候變化影響的人群，特別是低收入和中等收入國家的人群，效益最小。我們面臨著一個巨大的機遇來做出改變，但時鐘正滴答作響。Carbon footprint-科學家,碳足跡,計算科學,行動,不受控制
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