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Using Budgets to Reduce Application Emissions

アプリケーション排出量削減のための予算の活用 (AI 翻訳)

Leo Wilhelm Lierse, Mahyar Tourchi Moghaddam, Sebastian Werner

ArXiv.org📚 査読済 / ジャーナル2026-04-13#炭素価格Origin: EU
原典: https://arxiv.org/abs/2604.11341
📄 PDF

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、ソフトウェアアプリケーションの運用において、排出量予算を用いた動的な排出管理手法を提案する。固定排出率ではなく時間制限付き予算を導入し、低炭素強度時に未使用枠を保存、高強度時に使用することで、タスク達成率を最大36%向上させる。ドイツ、フランス、ポーランドの実データを用いたシミュレーションで有効性を確認した。

English

This paper proposes using emissions budgets instead of fixed emission rates for software applications. By allowing unused allowances to be banked during low-carbon periods and spent during high-carbon periods, the approach improves task fulfillment by up to 36% in variable grids. Simulation using real carbon intensity data from Germany, France, and Poland validates the method.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本ではカーボンプライシングの導入が検討されているが、本論文の排出予算アプローチは、変動する電力系統におけるソフトウェアの排出管理に有効である。日本の再生可能エネルギー導入拡大に伴い、動的な炭素強度に対応する手法として参考になる。

In the global GX context

This paper advances green software engineering by introducing a budget-based mechanism that aligns application emissions with carbon pricing realities. It is particularly relevant in EU ETS contexts and grids with high renewable penetration, offering a practical method to balance performance and emission constraints.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Researchers in green software engineering can adopt the emissions budget concept and MAPE-K loop for further exploration.

🏢実務担当者:Software architects can implement emissions budgets in cloud applications to optimize cost and emissions under carbon pricing.

📄 抄録（日本語訳）

EU排出量取引制度のような炭素価格付けメカニズムがエネルギー消費価格を引き上げる中、ソフトウェアアーキテクトは、金銭的に予測可能な排出制約内で動作するアプリケーションを設計するよう、ますます圧力にさらされている。既存のアプローチは通常、固定の時間間隔あたり排出率を強制するが、これは炭素強度が動的に大きく変動する電力網、特に再生可能エネルギーの導入が進む電力網では不適切であることが判明している。我々は、排出予算の使用を提案する。これは、固定排出率を時間制限付き予算に置き換えるアプローチであり、アプリケーションが低炭素強度期間中に未使用の排出許容量を動的に節約し、高炭素強度期間中にそれを消費することを可能にする。我々は、アプリケーションの電力消費と系統炭素強度を継続的に監視し、垂直スケーリングまたはマイグレーションを通じてリソース割り当てを適応させ、パフォーマンスを最大化しながら長期的な排出制限を維持するMAPE-Kフィードバックループを用いて、排出対応アプリケーションを記述する。ドイツ、フランス、ポーランドからの6週間の実世界の炭素強度データを用いたシミュレーションを通じて、予算ベースの管理が、変動する系統において固定率と比較してタスク達成率を最大36%向上させることを実証する。重要なことに、予算は安定した系統において固定率と同等の性能を達成し、安全な代替手段となる。我々は、排出量が直接金銭的ペナルティに変換される場合、排出予算が環境制約、運用コスト、サービス品質のバランスを取る実用的なメカニズムであることを示す。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

As carbon pricing mechanisms like the EU Emissions Trading System are set to increase prices of energy consumption, software architects face growing pressure to design applications that operate within financially predictable emission constraints. Existing approaches typically enforce rigid per-interval emission rates, which prove unsuitable in electrical grids with highly dynamic carbon intensity, which is common in grids with growing renewable energy adoption. We propose the use of emissions budgets, an approach that replaces fixed emission rates with time-bound budgets, enabling applications to dynamically save unused emission allowances during low carbon intensity periods and expend them during high carbon intensity periods. We describe emissions-aware applications using a MAPE-K feedback loop that continuously monitors application power consumption and grid carbon intensity, then adapts resource allocation through vertical scaling or migration to maintain long-term emission limits while maximizing performance. Through simulation using six weeks of real-world carbon intensity data from Germany, France, and Poland, we demonstrate that budget-based management improves task fulfillment by up to 36% in variable grids compared to fixed rates. Crucially, budgets achieve parity with fixed rates in stable grids, making them a safe replacement. We show that emissions budgets are a practical mechanism to balance environmental constraints, operational costs, and service quality when emissions directly translate to financial penalties.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。