Green IT, il framework che rende la tecnologia più sostenibile

Carbon-aware computing: la risposta per ridurre l’impatto ambientale dell’IT

A cura di Daniele Carlo Vinci, Sustainability & Green Tech Lead e Giovanni Baselli, Sustainability & Green Tech Machine Learning Engineer

La crescente consapevolezza delle sfide ambientali, delle limitazioni delle risorse e dell'impatto delle attività umane sul pianeta ha spinto le organizzazioni a ripensare le loro strategie e operazioni. In questo contesto, il carbon-aware computing ha guadagnato una notevole attenzione come via cruciale per avanzare nella tutela ambientale nell'era digitale. La motivazione alla base dell'adozione del computing “consapevole delle emissioni di CO2” risiede nel riconoscimento dell'influenza profonda del settore IT sulla carbon footprint globale e sul consumo di risorse.
Poiché il mondo dell’IT continua a permeare ogni aspetto della nostra vita, la crescita esponenziale della potenza di calcolo nei data center, nell'elaborazione cloud, nei dispositivi elettronici e nei servizi digitali ha amplificato le richieste energetiche e le emissioni di gas serra (GHG) associate alle operazioni IT. La rilevanza di questo impatto ha reso necessario un cambio verso pratiche responsabili ed eco-consapevoli, aprendo la strada verso un futuro più verde e sostenibile.
Alcune stime¹ indicano che l'impronta di carbonio del settore IT è di 730 Mt di CO2-equivalenti (CO2eq) o dell'1,4% delle emissioni globali complessive, con proiezioni che indicano un possibile aumento. Ricerche più recenti² forniscono stime ancora peggiori rispetto ai calcoli precedenti, proponendo che la vera proporzione delle emissioni di gas serra globali del settore IT potrebbe variare dal 2,1% al 3,9%. Questa prospettiva tiene conto del ciclo di vita completo e della catena di approvvigionamento dei prodotti e dell'infrastruttura IT, offrendo una comprensione più completa dell'impatto ambientale.

Cos’è il Green IT

Il consumo energetico dell'ICT è principalmente dovuto ai data center, ai server e alle infrastrutture informatiche, che richiedono una notevole quantità di energia per funzionare. Inoltre, dispositivi elettronici come computer, smartphone e tablet richiedono a loro volta energia elettrica e materiali, con conseguenti emissioni di gas serra che si legano a tutta la loro vita utile, dalla produzione, allo smaltimento dei rifiuti e all’utilizzo stesso di tali dispositivi.
La continua crescita, sia dal punto di vista dell’utilizzo delle tecnologie che da quello dei consumi che ne derivano, sta rendendo sempre più urgente la ricerca e l'adozione di pratiche e tecnologie ecosostenibili. In questo contesto, la cosiddetta “informatica verde”, comunemente definita Green IT, si presenta come una disciplina cruciale per la creazione di un futuro sostenibile, in cui le tecnologie dell'informazione e della comunicazione siano utilizzate in modo responsabile, efficiente ed ecosostenibile.
Molti attori del settore stanno cercando di affrontare il problema adottando soluzioni come l'utilizzo di energie rinnovabili per alimentare i data center, l'adozione di hardware a basso consumo energetico e la progettazione di software efficienti dal punto di vista energetico. Inoltre, l’utilizzo di pratiche come la riduzione del consumo energetico in modalità standby e la gestione efficiente dei rifiuti elettronici può contribuire a ridurre ulteriormente l’impatto ambientale.

Le pratiche di Green IT sono focalizzate sui seguenti aspetti:

1. Considerazione dei criteri ambientali nell'acquisto di apparecchiature e servizi informatici;
2. Operazioni IT ad alta efficienza energetica nei data center e negli uffici;
3. Pratiche ecologiche per lo smaltimento delle apparecchiature informatiche;
4. Reingegnerizzazione di processi aziendali;
5. Innovazioni dal punto di vista ambientale per le tecnologie nei prodotti e servizi per l'utente finale;
6. Tracciamento della domanda di risorse e delle emissioni di prodotti e servizi (analisi del ciclo di vita).

Il concetto di Green IT si riferisce quindi a tutte le misure e iniziative che riducono l'impatto ambientale negativo della produzione, del funzionamento e dello smaltimento delle apparecchiature e delle infrastrutture di IT, e comprende le pratiche che determinano l'investimento, l'implementazione, l'uso e la gestione dei sistemi informativi al fine di minimizzare gli impatti ambientali negativi di questi stessi sistemi, delle operazioni aziendali e dei prodotti e servizi basati su Information Systems.
Un’ulteriore definizione è fornita dalla Green Software Foundation, un’organizzazione non profit legata alla sostenibilità dell’IT a cui ci riferiremo più avanti. Questa organizzazione definisce Green IT come una disciplina emergente che si colloca all'intersezione tra scienza del clima, progettazione del software, mercati dell'elettricità, hardware e progettazione dei datacenter.

La Green Software Foundation e l’impegno di NTT DATA

Come si è potuto constatare, Sustainable IT è una disciplina emergente caratterizzata da diverse sfaccettature, diversi riferimenti a molteplici tecnologie, diversi ambiti che, però, mirano tutti al medesimo obbiettivo: supportare un futuro più sostenibile. Una delle principali realtà a livello globale che sta promuovendo tale visione in ambito IT è proprio Green Software Foundation, una fondazione non a scopo di lucro (non profit) costituita nel maggio 2021 nell'ambito della Linux Foundation che mira alla creazione di un ecosistema per lo sviluppo di software ecologico, ecosostenibile. Essa è stata creata per tutte le persone coinvolte nello sviluppo software con il compito di dare risposte a queste ultime su cosa possono fare per ridurre le emissioni dei software di cui sono responsabili.
Il manifesto di GSF racchiude al suo interno le idee e gli ideali dell’associazione, perfettamente allineati con gli ideali di NTT DATA e, soprattutto, quelli che andrebbero adottati da tutti per raggiungere un IT realmente sostenibile:

• Mission: costruire un ecosistema fatto da persone, standard, strumenti e best practices per la creazione del green software, detto anche software ecosostenibile. 
• Vision: cambiare la cultura dello sviluppo software nell’industria IT. Tale azione vuole rendere la sostenibilità una priorità dei team di sviluppo al pari di molti degli aspetti su cui tendenzialmente ci si sofferma di più (performance, sicurezza, costi, accessibilità).
• Valori:
  • Minimizzare, ridurre le emissioni legate al software. Nel valutare le scelte, si predilige sempre l’opzione volta all’abbattimento (riduzione) e non alla neutralizzazione (compensazione) delle emissioni. Nella pratica, si vuole valutare come ridurre al minimo le emissioni di CO2eq (CO2equivalente) in ogni decisione in merito agli standard operativi e alle tecnologie che vengono create e utilizzate;
  • Massimizzare la fiducia nei confronti dell’adozione di soluzioni green come definite dalla fondazione, grazie al mix diversificato di aziende private, pubbliche, organizzazioni e mondo accademico che le adottano, e grazie alla trasparenza e alla condivisione delle informazioni; 
  • Coinvolgere in modo empatico nella ricerca e nello sviluppo di queste nuove soluzioni green. 

NTT DATA è steering member di GSF, e in quanto tale si trova totalmente allineata con i principi della foundation. Proprio per questo, ci stiamo impegnando ogni giorno di più per consolidare un approccio che permetta di creare nuovo valore che non sia solo di business, ma anzi un valore che punti ad un futuro realmente più sostenibile, sia per le aziende che per il nostro pianeta.

Green IT: un approccio olistico in 4 fasi

Tematiche innovative come quelle del Sustainable IT sono spesso molto più facili a dirsi che a farsi. In particolare, considerando le richieste del mercato e delle istituzioni a livello globale, le organizzazioni si sono trovate nella difficoltà di dover cercare un modo per misurare e rendicontare i dettagli delle loro prestazioni non solo generali, ma anche nel mondo IT, in modo da poter ridurre i costi, trasformare l'efficienza operativa e ridurre le emissioni di gas serra con lo stesso approccio. Tutto ciò anche con l’idea di consentire un effettivo passaggio dal "business as usual" a un'attività sostenibile all'interno di un'economia Net Zero. Interfacciandoci con le aziende, e considerando le nostre conoscenze tecnologiche e di sostenibilità, l’interesse, e il desiderio stesso di puntare a questi obiettivi di decarbonizzazione, è stato possibile realizzare un approccio innovativo, unico nel suo genere, per raggiungere realmente questi stessi obiettivi.

Il framework Green IT si basa su un approccio olistico che copre tutti gli aspetti dell'IT sostenibile, tra cui la progettazione e lo sviluppo di nuovi sistemi IT, gli interventi nelle operazioni in corso dei sistemi in esecuzione, nonché i criteri di governance della contabilità e della rendicontazione e degli atteggiamenti sostenibili. Lo schema del framework Green IT è sintetizzato nella figura sopra.
All'interno di questo framework, sono state individuate quattro principali fasi di intervento: progettazione, sviluppo, monitoraggio e refactoring. Di seguito, descriviamo ogni area di intervento, in cui l'impatto positivo è guidato dalla tecnologia e in cui riteniamo che gli sforzi debbano essere concentrati.

Tali progetti ricadano nel concetto di Sustainable IT o Green IT. In particolare, Green IT è identificato come un framework, un approccio che si compone di una serie di iniziative, progetti, asset orientati al medesimo scopo, ovvero alla sostenibilità, ma in modi differenti l’uno dall’altro. Questo si sviluppa su due filoni principali:

• New releases: mira alla creazione di nuovi asset per i clienti basati su principi e best practices legati alla sostenibilità. Rappresenta il lato più innovativo, in quanto si spinge allo sviluppo di soluzioni tecnologiche nuove e precedentemente inesistenti. Spinge, inoltre, all’inclusione stessa dei concetti “green” sin dalle prime fasi di sviluppo. Questo stesso stream si divide tra:
  
  • Design: i principi e le best practices di sostenibilità e sviluppo sostenibile vanno seguite e perseguite a partire dalla fase di design. In questo caso ci si riferisce in particolar modo allo sviluppo, ad esempio, di interfacce che rispettino determinati criteri del green software mirati al consumo ridotto o minimo di energia. 
  • Develop & Deploy: in questo caso si tratta di adottare principi che promuovono l’analisi e lo sviluppo sostenibile di sistemi sostenibili. Ciò racchiude al suo interno l’apprendimento della teoria del green software, l’utilizzo di strumenti che supportino nello sviluppo di codice sostenibile, la ricerca di sistemi di natura meno energivori rispetto ad altri. 
• Running systems: ci si riferisce, in questo caso, alla valutazione, all’adattamento, alla modifica, alla ricostruzione di sistemi preesistenti al fine di produrre soluzioni nuove e più sostenibili rispetto a come lo erano precedentemente. Alla base di questo stream sta il concetto di measurement: senza misurare, non è possibile né valutare dove ci si trova, né migliorare. Ciò che si vuole, quindi, è recuperare dei valori di sostenibilità per spingere ad una sostenibilità ancora maggiore. In particolare, ci si muove tra: 
  
  • Monitoring: in questa fase si studiano metodi per il monitoraggio dei KPI di sostenibilità più rilevanti quali il consumo energetico e le emissioni di CO2 associati al lavoro svolto (o meno) da progetti, sistemi, programmi dei clienti. Racchiude al suo interno la ricerca di metodi per effettuare il monitoraggio, la ricerca dei KPI più adeguati ad una valutazione accurata del sistema, la data visualization utile a riassumere la situazione in modo più semplice e intuitivo. 
  • Refactoring: quest’ultima fase può intendersi come successiva a quella di monitoring. Infatti, sulla base delle misure effettuate, è possibile identificare i possibili problemi ed effettuare delle modifiche sui sistemi al fine di migliorarli. In particolare, trattandosi di sostenibilità, si spinge a costruire un sistema che sia in grado di consumare meno energia, che sia il più riusabile possibile, che produca la minor quantità di emissioni e che rispetti maggiormente l’ambiente. 
     

Il Green IT applicato a un caso reale per ridurre le emissioni di carbonio

Come definito dal framework, un IT più efficiente si ottiene attraverso un sistema ricorsivo che si basa su quattro fasi: Design, Development & Deployment, Measurement e Refactoring attraverso strategie di miglioramento e implementazione del miglioramento. I quattro passaggi vengono replicati, fino a raggiungere il livello di prestazioni desiderato.
Abbiamo avuto la possibilità di interfacciarci a diverse realtà, ottenendo diversi casi di successo in questo contesto. In particolare, le fasi di Develop & Deploy e di Measurement hanno portato alla costruzione di una soluzione molto efficace, che ha visto nei clienti sia una misurazione effettiva delle emissioni associate alle infrastrutture IT aziendali, sia l’attuazione di azioni concrete per ridurre queste emissioni.

• Develop & Deploy
  Con l'obiettivo finale di introdurre la sostenibilità del software nella fase di sviluppo, abbiamo introdotto l'EcoDev Tool (chiamato anche Green Index), una misura della sostenibilità del codice che aiuta a garantire che i prodotti software siano più efficienti e più rispettosi dell'ambiente. Questo indicatore viene utilizzato per misurare la sostenibilità del codice scritto dai software developer.
  Il punteggio si basa sull'analisi statica del codice, eseguita utilizzando SonarQube, uno strumento di gestione della qualità del codice ampiamente utilizzato che aiuta a ispezionare continuamente il codice alla ricerca di bug, vulnerabilità e code smells. Le regole utilizzate per il calcolo del Green Index derivano dall'analisi degli standard forniti dal CISQ (Consortium for Information & Software Quality). Gli standard CISQ coprono vari aspetti della qualità del software, come la sicurezza, la manutenibilità, l'affidabilità e l'efficienza, e sono ampiamente riconosciuti e adottati nel settore del software. Sfruttando la potenza di SonarQube e l'esperienza di CISQ, i prodotti software possono essere non solo funzionali e affidabili, ma anche ecologici ed efficienti: infatti, grazie alla specifica CISQ Automated Source Code Green Measure (ASCGM), a cui appartiene anche la specifica Automated Source Code CISQ Performance Efficiency Measure (ASCPEM) possiamo stabilire una misura standard della sostenibilità e dell’efficienza delle prestazioni rilevando violazioni delle buone pratiche architetturali e di codifica che possono comportare un funzionamento inefficiente, come il degrado delle prestazioni o l'uso eccessivo delle risorse del processore. 
• Measurement
  NTT DATA ha lavorato a stretto contatto con i propri clienti per sviluppare una soluzione completa per il monitoraggio del consumo energetico e delle emissioni di carbonio relative ai sistemi IT. Il primo obiettivo è stato quello di individuare l'applicazione di maggior impatto in termini di metriche di sostenibilità. Tuttavia, l'obiettivo finale è quello di estendere la soluzione all'intera infrastruttura IT, il che rappresenta una sfida significativa date le dimensioni e la complessità dei sistemi IT. Per affrontare questa sfida, è stato utilizzato un approccio step-by-step, che prevede l'identificazione e la prioritizzazione delle aree di miglioramento più critiche, l'implementazione di soluzioni mirate e il monitoraggio e l'ottimizzazione continua delle prestazioni.
  

I due principali KPI che sono stati identificati sono i seguenti:

• CO2eq: questa metrica misura la quantità totale di emissioni di gas serra prodotte dall'applicazione informatica e ci aiuta a comprendere l'impatto complessivo sull'ambiente. Questa misura è rilevante in quanto ci fornisce un quadro chiaro dell'impronta di carbonio dell'IT.
• SCI: Software Carbon Intensity (SCI) misura la quantità di emissioni di carbonio prodotte per unità funzionale. Questa metrica ci aiuta a monitorare l'efficienza del nostro software e a identificare le aree di miglioramento. Riducendo il valore di SCI, possiamo avere un impatto significativo sulla riduzione della nostra impronta di carbonio e promuovere la sostenibilità.

Per tracciare le emissioni di CO2 di un sistema informatico, è necessario calcolare la quantità totale di energia consumata dal server (E) e quindi moltiplicare tale cifra per la quantità di CO2 emessa per produrre quell'energia, definita anche Carbon Intensity (I). Il consumo energetico di un server può essere suddiviso in diversi componenti principali, tra cui CPU, memoria e storage. NTT DATA ha implementato uno strumento di monitoraggio che misura la quantità di CO2 emessa in funzione dell'utilizzo delle risorse.
I risultati dello strumento di monitoraggio sono stati resi disponibili in una dashboard interna per fornire informazioni in tempo reale ai responsabili delle decisioni. La dashboard "Carbon Calculator" fornisce una visione completa dell'impronta di carbonio dell'IT e dell'utilizzo delle risorse. Attraverso la dashboard, gli utenti possono accedere facilmente ai dati sulle emissioni per periodi diversi e filtrare i dati per servizi, uffici, applicazioni e ambienti. La dashboard fornisce i valori in tempo reale per l'attuale SCI, per le emissioni di CO2eq in chilogrammi, nonché una ripartizione percentuale delle emissioni per utilizzo delle risorse. Inoltre, la dashboard evidenzia le aree in cui le risorse consumano e producono la maggior parte delle emissioni, consentendo sforzi di ottimizzazione mirati.