論文の概要: Using Budgets to Reduce Application Emissions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.11341v1
• Date: Mon, 13 Apr 2026 11:41:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-14 20:13:16.507654
• Title: Using Budgets to Reduce Application Emissions
• Title（参考訳）: アプリケーション排出削減のための予算の利用
• Authors: Leo Wilhelm Lierse, Mahyar Tourchi Moghaddam, Sebastian Werner,
• Abstract要約: 我々は、固定排出率を時限予算に置き換えるアプローチである排出予算を提案する。 我々は, 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とるための実践的なメカニズムであることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.688204255655161
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: 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.
• Abstract（参考訳）: EUエミッショントレーディングシステムのような炭素価格設定メカニズムがエネルギー消費の価格を上昇させるように設定されているため、ソフトウェアアーキテクトは、財政的に予測可能なエミッション制約の中で運用されるアプリケーションの設計に対する圧力が高まる。 既存のアプローチは通常、厳格な内部単位の排出速度を強制するが、これは非常にダイナミックな炭素強度を持つ電力網では不適であることが証明され、再生可能エネルギーの採用が増加するグリッドでは一般的である。 本研究では, 固定排出率を時間的予算に置き換え, 低炭素強度期間における未使用排出量を動的に削減し, 高炭素強度期間における排出量削減を可能にする手法として, 排出予算の利用を提案する。 我々は,MAPE-Kフィードバックループを用いて,アプリケーション電力消費とグリッド炭素強度を継続的に監視し,資源配分を垂直スケーリングやマイグレーションにより適応させ,長期の排出限界を最大化し,性能を最大化する。 ドイツ、フランス、ポーランドの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により、予算ベースの管理は、固定レートよりも最大36%の可変グリッドでのタスク充足を改善することを実証した。 重要な点として、予算は安定したグリッドの固定レートと同等に達し、安全な代替品となる。 我々は, 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とるための実践的なメカニズムであることを示す。

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