透過基層利益相關者賦權開發的數位研究基礎設施永續發展概念

核心概念

本文探討如何透過基層利益相關者賦權，共同創造碳排放下降方案，以實現英國數位研究基礎設施（DRI）的永續發展。

摘要

書目資訊

Ahrens, F., Geatches, D., McCarroll, N., Buck, J., Lorenzo-Lopez, A., Keshtkar, H., Fayyad, N., Hassanloo, H., & Manika, D. (2023). Sustainability concepts for digital research infrastructures developed through ground-level stakeholder empowerment.

研究目標

本研究旨在探討如何設計參與式工作坊，讓英國數位研究基礎設施（DRI）的利益相關者能夠定義由社群主導的關鍵淨零化石燃料減量行動。

研究方法

本研究採用參與式工作坊的方式，邀請來自英國九個研究委員會的DRI利益相關者參與，共同探討DRI能源消耗的特點、提高能源效率的方法、減少化石燃料消耗的行為改變機制，以及實現淨零目標的關鍵行動方案。

主要發現

• 利益相關者認為，透過賦予他們在塑造自身未來永續DRI環境方面的發言權，可以實現由下而上的氣候行動。
• 工作坊設計透過首先定義能源和化石燃料消耗方面不可持續性的高層次問題，然後將其與DRI利益相關者的基層情況聯繫起來，從而有效地為氣候行動創造了自下而上的動力。
• 參與者在工作坊過程中，對如何在DRI環境中實現淨零目標的可操作知識有所提升。

主要結論

• 讓利益相關者參與自下而上的轉型過程，將使DRI社群能夠參與其自身氣候安全和永續的社會技術經濟未來數位研究環境的基層重新設計。
• 利益相關者管理的這種方式可以促進社群內部產生有影響力的變化，補充經濟、政策和治理方面自上而下的努力。

研究意義

本研究為實現英國DRI的永續發展提供了新的思路和方法，強調了利益相關者賦權和參與式設計的重要性。

研究限制和未來研究方向

• 本研究的樣本量較小，未來需要擴大樣本量以提高研究結果的代表性。
• 未來研究可以進一步探討如何將利益相關者的行動計劃付諸實踐，並評估其對DRI永續發展的實際影響。

統計資料

資訊和通訊技術（ICT）佔全球電力消耗的 4-6%，估計佔全球溫室氣體排放量的 2% 到 3%。
英國研究與創新委員會（UKRI）設定了到 2040 年實現其 DRI 淨零碳排放的目標。
為符合氣候科學，淨零目標必須轉化為未來十年人類活動系統中化石燃料消耗量減少 80%。

引述

“那麼，對 [一個] HPC 設施做任何事情有什麼意義呢？相反，你應該每天只停飛 2 架跨大西洋航班，你就節省了比整個 UKRI DRI 的總成本還要多得多的錢。”
“所以，我認為這很困難，因為我認為 [社群] 中有一部分人理解並會加入，但那些不是我們需要說服的人，對吧？”
“我們可能無法控制數據中心的供電方式。但我們將研究如何鼓勵我們的科學家更有效地運行代碼，以便能夠更有效地監控他們的代碼。”
“特別是一些學生有時根本沒有優化他們的代碼。他們只是將野獸釋放到太空中，它就會佔用所有資源，然後系統管理員發送電子郵件。你為什麼要這樣做？永遠不要再這樣做了，你知道嗎？”
“我們有一個研究團隊，他們監控每一項工作的效率，並繪製圖表並每週查看一次。任何效率低於一定百分比的工作，他們都會去找研究人員，幫助他們優化代碼，使其恢復正常。”
“我的主要工作是維護一個在線門戶，該門戶託管來自許多不同組織的元數據。這樣做的目的是共享數據並擁有相同的標準，以便我們盡可能地重用數據，這顯然本身就具有碳排放效益。”
“對我來說，具體化的碳排放實際上相當驚人，這確實凸顯了仔細考慮充分利用我們正在運行的解決方案的必要性”

從以下內容提煉的關鍵洞見

Sustainability concepts for digital research infrastructures developed through ground-level stakeholder empowerment

by Florian Ahre... 於 arxiv.org 11-22-2024

https://arxiv.org/pdf/2411.14301.pdf

深入探究

在推動數位研究基礎設施永續發展的過程中，除了技術層面的改進，還有哪些社會和文化因素需要考慮？

除了技術層面的改進，推動數位研究基礎設施永續發展還需要考慮以下社會和文化因素：

意識和教育： 提升人們對數位研究基礎設施能源消耗和環境影響的認識至關重要。這需要通過培訓、研討會和宣傳活動等方式，向研究人員、基礎設施管理者和決策者普及相關知識，讓他們理解永續發展的重要性，並積極參與到行動中來。
行為改變： 僅僅提高意識是不夠的，还需要鼓励和引导人们改变行为模式。例如，鼓励研究人员优化代码以提高计算效率，减少不必要的计算资源浪费；推广数据共享和再利用，避免重复计算；以及优先选择能源效率更高的计算设备和数据中心。
文化轉變： 需要在研究机构和社区中建立一种重视永續發展的文化氛围。这包括将永續發展纳入机构的战略目标和评估体系，鼓励和奖励在研究过程中采取永續發展措施的个人和团队，并将永續發展理念融入到研究项目的各个环节。
政策和法規： 政府和相关机构需要制定支持數位研究基礎設施永續發展的政策和法規，例如，对高能耗数据中心征收碳税，鼓励使用可再生能源，制定电子垃圾回收和处理规范等。
跨部门合作： 數位研究基礎設施的永續發展需要研究机构、政府部门、科技企业和民间组织等多方 stakeholders 的共同参与和合作。建立有效的沟通机制，促进信息共享和资源整合，才能形成合力，共同推动永續發展目标的实现。

如果將資源集中於提升現有數位研究基礎設施的能源效率，是否比投資於開發更環保的新技術更為有效？

將資源集中於提升現有數位研究基礎設施的能源效率和投資於開發更環保的新技術并非相互排斥的選擇，兩者都需要兼顧，才能更有效地推動永續發展。

提升現有基礎設施的能源效率： 短期来看，提升现有基础设施的能源效率能够快速见到成效，降低能源消耗和碳排放。例如，优化数据中心的制冷系统、采用更高效的服务器和存储设备、推广虚拟化技术等，都能在不增加大量成本的情况下显著提高能源利用效率。
投資開發更環保的新技術： 长期来看，投資開發更環保的新技術是实现根本性变革的关键。例如，研发低功耗芯片、开发更高效的算法、探索新的计算模式（如量子计算）等，能够从根本上降低数字技术的能源消耗和环境影响。
因此，更有效的策略是将两者结合起来：

短期内： 优先提升现有基础设施的能源效率，尽快降低能源消耗和碳排放。
长期来看： 加大对更环保的新技术的研发投入，为未来数字技术的永續發展奠定基础。
此外，还需要关注以下方面：

避免“反弹效应”： 提高能源效率可能会导致产品和服务价格下降，从而刺激需求增长，最终抵消效率提升带来的效益。因此，需要制定相应的政策和措施，引导人们合理使用数字技术，避免“反弹效应”。
关注全生命周期： 不仅要关注数字技术在使用过程中的能源消耗，还要关注其生产、运输、报废和回收等环节的环境影响，推动数字技术全生命周期的绿色化。

我們如何利用數位技術本身來促進數位研究基礎設施的永續發展，例如開發碳排放追蹤和優化工具？

利用數位技術本身可以有效促進數位研究基礎設施的永續發展，以下列舉一些開發碳排放追蹤和優化工具的例子：

碳排放追蹤工具：

硬件层面： 开发传感器和监测系统，实时监测数据中心、服务器、网络设备等硬件的能源消耗情况，并将其转化为碳排放数据。
软件层面： 开发软件工具，分析代码和算法的能源效率，识别高耗能代码段，并提供优化建议。
用户行为层面： 开发工具，追踪用户的计算资源使用情况，并将其转化为碳排放数据，帮助用户了解自身行为的环境影响，并鼓励其采取节能减排措施。

碳排放优化工具：

智能调度系统： 根据电力供应情况和碳排放强度，智能调度计算任务，优先使用可再生能源，降低碳排放。
数据压缩和去重技术： 减少数据存储和传输量，降低能源消耗。
低功耗算法和模型： 开发更高效的算法和模型，减少计算资源的使用。
虚拟化和云计算技术： 提高资源利用率，减少硬件设备的数量。
除了开发工具，还可以利用数字技术促进信息共享和合作：

建立碳排放数据平台： 收集和共享不同类型数字研究基础设施的碳排放数据，为政策制定和技术研发提供依据。
开发在线学习平台： 提供关于数字技术永續發展的在线课程和培训资源，提升用户的意识和技能。
建立交流社区： 为研究人员、工程师和政策制定者提供交流平台，分享最佳实践和最新研究成果。
总而言之，数字技术本身蕴藏着巨大的潜力，可以帮助我们更好地监测、分析和优化数字研究基础设施的能源消耗和碳排放，推动其朝着更加永續的方向发展。