Green Code w programowaniu, czyli tworzenie oprogramowania przyjaznego środowisku, jest jednym z kluczowych elementów nowych strategii wdrażania rozwiązań informatycznych, uważa Mariusz Jurak, Wiceprezes Zarządu Sygnity S.A.

W obliczu rosnących obaw związanych z kryzysem klimatycznym oraz wpływem technologii na środowisko, jednym z kluczowych tematów ostatnich miesięcy staje się zmniejszenie zużycia energii w systemach IT. W szczególności chodzi o to, jak tworzyć oprogramowanie w taki sposób, aby rozwiązania informatyczne minimalizowały zużycie zasobów w tym energii elektrycznej. Rozwiązanie to pozwoli w efekcie wpłynąć na zmniejszanie emisji dwutlenku węgla do atmosfery i pozwoli ograniczyć tzw. ślad węglowy. W obliczu ESG temat ten jest jednym z kluczowych elementów nowych strategii wdrażania rozwiązań informatycznych, uważa Mariusz Jurak, Wiceprezes Zarządu Sygnity S.A.

Czym jest Green Code?

Green code to termin odnoszący się do praktyk programistycznych, które mają na celu minimalizowanie zużycia zasobów, takich jak energia elektryczna, moc obliczeniowa procesorów (CPU), pamięć RAM czy obciążenie sieci teleinformatycznej. Koncepcja ta stawia na efektywność w tworzeniu oprogramowania, przy jednoczesnym zachowaniu jego wydajności i funkcjonalności. Celem jest nie tylko zmniejszenie śladu węglowego generowanego przez działanie aplikacji, ale także zmniejszenie kosztów operacyjnych związanych z obsługą systemów informatycznych niejednokrotnie wymagających zaangażowania dużych zasobów obliczeniowych.

W praktyce oznacza to pisanie kodu, który działa szybciej, jest bardziej zoptymalizowany pod kątem zasobów i nie wymaga nadmiernych zasobów obliczeniowych do realizacji swoich zadań.

– Z roku na rok rośnie liczba urządzeń połączonych z siecią, generujących ogromne ilości danych. Oprócz tradycyjnych komputerów, tabletów czy telefonów komórkowych, do sieci podłączone są również urządzenia Internetu Rzeczy (IoT), samochody półautonomiczne i autonomiczne, urządzenia medyczne oraz systemy wsparcia sztucznej inteligencji (AI). Wszystko to generuje ogromny popyt na moc obliczeniową i w konsekwencji wpływa na zużycie energii elektrycznej. W kontekście globalnego kryzysu klimatycznego, konieczne staje się poszukiwanie rozwiązań, które pozwolą na zaspokojenie tej potrzeby przy minimalnym wpływie na środowisko. – podkreśla Mariusz Jurak, Wiceprezes Zarządu Sygnity S.A. – Cyfrowa transformacja gospodarek, w tym rozwój chmur obliczeniowych, prowadzą do wzrostu zapotrzebowania na zasoby informatyczne, niezbędne do obsługi rosnącej ilości procesów obliczeniowych oraz danych. Według różnych szacunków, centra danych odpowiadają za około 1-2% globalnego zużycia energii. Zgodnie z prognozami wraz z koniecznością rozwoju AI, udział ten może się zwiększyć geometrycznie. Redukcja zużycia energii w tych miejscach, poprzez lepsze zoptymalizowanie kodu, staje się niemal konieczne i może przynieść ogromne korzyści zarówno dla firm, jak i dla planety.

Redukcja kosztów operacyjnych

Im bardziej zoptymalizowany jest kod, tym mniejsze wymagania sprzętowe i energetyczne ma oprogramowanie a także mniejsze koszty rozwoju oprogramowania w przyszłości. Zmniejszenie obciążenia serwerów prowadzi do mniejszych kosztów operacyjnych dla firm. Dodatkowo, bardziej efektywne aplikacje mogą działać na starszym sprzęcie, co zmniejsza potrzebę dużych inwestycji bądź ciągłej wymiany infrastruktury IT.

Kluczowe zasady Green Code

Jednym z najważniejszych sposobów na osiągnięcie efektywności energetycznej jest poprawienie wydajności algorytmów. Czas działania programu oraz wykorzystanie jego zasobów zależy w dużej mierze od tego, jak zaprojektowane jest dane rozwiązanie. Właściwy dobór algorytmu do rozwiązania konkretnego problemu może zmniejszyć czas oraz liczbę operacji obliczeniowych, a tym samym obniżyć zapotrzebowanie na energię.

– Przykładem może być algorytm sortowania operujący się na dużych wolumenach danych pozyskiwanych z różnych źródeł i zasobów IT. Niektóre algorytmy wykonują znacznie więcej operacji w porównaniu do bardziej efektywnych algorytmów a każda dodatkowa operacja obciąża procesor, co prowadzi do wyższego zużycia energii. Operując na dużych zbiorach danych różnica jest szczególnie widoczna, ponieważ operacje wymagają więcej czasu i mocy obliczeniowej. Wybór algorytmu ma więc ogromne znaczenie nie tylko z perspektywy wydajności, ale także z punktu widzenia zużycia energii. Nadmiarowe operacje, takie jak zbędne obliczenia, duplikowanie procesów czy niepotrzebne przesyłanie danych przez sieć, prowadzą do niepotrzebnego zużycia energii. Dobre praktyki programistyczne, takie jak stosowanie efektywnych struktur danych, minimalizowanie ilości operacji na danych czy zarządzanie pamięcią, mogą w znaczący sposób poprawić efektywność energetyczną aplikacji. Przetwarzanie równoległe pozwala na rozłożenie obciążenia obliczeniowego na wiele rdzeni procesora lub maszyn, co może prowadzić do szybszego zakończenia obliczeń i zmniejszenia całkowitego czasu pracy aplikacji. W wielu przypadkach wykorzystanie asynchronicznego przetwarzania umożliwia lepsze wykorzystanie zasobów, zmniejszając czas oczekiwania i zużycie energii. Programy, które potrafią efektywnie zarządzać współbieżnością, są w stanie obniżyć zużycie energii przez skrócenie czasu wykonywania procesów. Dzięki zastosowaniu efektywnego zarządzania zasobami, takim jak pamięć podręczna (cache), czy kompresja danych, programy mogą minimalizować konieczność częstych odwołań do zewnętrznych źródeł danych (np. dysków twardych, baz danych), co z kolei pozwala na zmniejszenie zużycia energii. – zwraca uwagę Mariusz Jurak, Wiceprezes Zarządu Sygnity S.A. – Wdrażanie green code wymaga stałego monitorowania aplikacji i jej efektywności energetycznej. Należy przeprowadzać audyty kodu, aby wykrywać miejsca, które mogą być zoptymalizowane pod kątem wydajności. Dla wielu programistów i firm wciąż nie jest to priorytet, ale narzędzia do analizy zużycia zasobów stają się coraz bardziej dostępne, co umożliwia łatwiejsze śledzenie i optymalizowanie zużycia energii przez aplikacje.

Przykłady zastosowania Green Code

Green code możemy przede wszystkim użyć do optymalizacja kodu rozwiązań informatycznych i redukcji złożoności algorytmicznej poprzez wybór efektywnych algorytmów w celu skrócenia ich czasu wykonania a w konsekwencji zmniejszenia obciążenia procesora. Istotną kwestią jest analiza możliwości wykorzystania kompilatorów generujących bardziej wydajny kod maszynowy a także eliminacja redundancji poprzez usuwanie nieużywanego kodu, który może istotnie wpływać na obciążenie systemu.

Kolejnym przykładem są usprawnienia w aplikacjach mobilnych, które są obecnie bardzo popularne. Oszczędność energii poprzez minimalizowanie zużycia baterii urządzeń mobilnych np. poprzez uruchamianie funkcji, gdy są potrzebne, optymalizowanie renderowania w aplikacjach używających grafiki, która w konsekwencji wpływa na wykorzystanie zasobów urządzenia. Podsumowując chodzi o programowanie aplikacji tak, aby wymagały mniej zasobów sprzętowych. – podkreśla Mariusz Jurak, Wiceprezes Zarządu Sygnity S.A. – Wirtualizacja i konteneryzacja w zakresie dużych rozwiązań IT zapewnia ich konsolidację i usprawnia zarządzanie obciążeniem zasobów takich jak serwery. Umożliwia to uruchamianie wielu aplikacji na jednym serwerze zamiast wielu serwerów fizycznych a w konsekwencji pozwala maksymalizować efektywność energetyczną.

Optymalny kod oprogramowania wpływa również na redukcję ruchu sieciowego zapewniając aplikacjom możliwość kompresji danych tj. minimalizowanie wielkości przesyłanych plików a także wykorzystanie nowoczesnych protokołów dla szybszej i bardziej energooszczędnej transmisji danych. W obszarze sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego optymalizacja algorytmów, a także rozważne podejście do używania zasobów obliczeniowych (np. poprzez selekcję odpowiednich modeli AI, redukcję zbiorów danych, czy kompresję wyników) może znacząco zmniejszyć wpływ tych technologii na środowisko.

– Praktyka green code jest nie tylko odpowiedzią na rosnące obawy związane z wpływem technologii na środowisko, ale również sposobem na poprawienie efektywności systemów IT. Praktyki programistyczne skupiające się na minimalizacji zużycia zasobów obliczeniowych i energetycznych pozwalają na tworzenie oprogramowania, które jest bardziej przyjazne dla środowiska, a jednocześnie mniej kosztowne w eksploatacji. Z perspektywy globalnej, wdrożenie green code w systemach IT może mieć ogromny wpływ na zmniejszenie zużycia energii i poprawę efektywności energetycznej w skali całej branży. – dodaje Mariusz Jurak, Wiceprezes Zarządu Sygnity S.A.