چطور می‌توانیم به‌عنوان برنامه‌نویسان، بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی را جدی بگیریم؟
با اجرا شدن کدهای غیر بهینه و عدم توجه به بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی که یک حلقه غیر ضروری را هزاران بار تکرار می‌کند 10 گرم CO2 وارد جو می‌شود. جالب است که هر 50 دستوری که به چت‌جی‌پی‌تی داده می‌شود هم نیم لیتر آب مصرف می‌کند. این‌ها آماری هستند از تاثیرات دنیای تکنولوژی و برنامه‌نویسی روی کره زمین می‌گویند!
در دنیای امروز هر خط کد برنامه‌نویسی روی سیاره‌مان تاثیر می‌گذارد، پس دیگر نمی‌توان فقط به سرعت اجرا یا سادگی نوشتار فکر کرد. موضوع نوینی که به پایداری محیط زیست و بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی برای کاهش مصرف انرژی مربوط می‌شود، اکنون یکی از بحث‌های مهم در جامعه توسعه‌دهندگان نرم‌افزار است.
چرا بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی مهم شده است؟
ما در اغلب اوقات به تأثیر مستقیم کارمان بر محیط زیست فکر نمی‌کنیم، چون کدها بی‌صدا اجرا می‌شوند، بدون دود، بدون صدای موتور. اما پشت پرده سرورهایی روشن‌اند، پردازنده‌هایی در حال پردازش‌اند و دستگاه‌هایی که انرژی مصرف می‌کنند، فقط برای اینکه خطوطی از دستورات ما اجرا شوند. تاثیر کد بر محیط زیست را باید جدی گرفت!
برای مثال تصور کنید میلیون‌ها نفر از یک اپلیکیشن ساده هواشناسی استفاده می‌کنند. اگر این اپلیکیشن در هر بار باز شدن ۵۰ میلی‌وات بیشتر از حد نیاز انرژی مصرف کند، آن انرژی در مقیاس جهانی رقم نجومی خواهد بود. حالا تصور کنید همه نرم‌افزارها و سیستم‌ها چنین ناکارآمدی‌هایی داشته باشند. بله موضوع دیگر فقط «بهینه سازی» نیست، این موضوع به «برنامه‌نویسی پایدار» و مسئولیت‌پذیری ما در قبال زمین مربوط است.
Green Coding یا برنامه‌نویسی سبز چیست؟
Green coding یا برنامه‌نویسی سبز به طراحی و توسعه نرم‌افزارهایی اشاره دارد که کمترین میزان مصرف انرژی و منابع سخت‌افزاری را دارند. طراحی الگوریتم‌های سبک‌تر، استفاده از زبان‌های کارآمد، کاهش فراخوانی‌های غیرضروری و بهینه سازی فرآیندها و بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی بخشی از این مفهوم نوین هستند.
انتخاب سخت‌افزار: جایی که بهینه سازی آغاز می‌شود
پیش از نوشتن حتی یک خط کد، باید سخت‌افزار را درست انتخاب کنید. استفاده از میکروکنترلرهای کم‌مصرف، تجهیزاتی با حالت‌های خواب و آماده‌باش (Sleep/Standby)، و قطعاتی با قابلیت تنظیم پویای ولتاژ و فرکانس (DVFS) یکی از اولین گام‌ها برای ساخت سیستم‌هایی با مصرف انرژی پایین است.
برای مثال جایگزینی HDD با SSD ۵۰٪ مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. همینطور تنظیم دقیق ولتاژ و جریان، جلوگیری از اتصالات شناور، یا حتی استفاده از مقاومت‌های بالای ۱۰۰ کیلو اهم برای کاهش نشتی جریان، همه اقداماتی ساده ولی مؤثر هستند.
طراحی نرم‌افزار کارآمد: جادوی الگوریتم‌ها
با انتخاب هوشمندانه الگوریتم‌ها می‌توانید تأثیر شگفت‌انگیزی بر میزان مصرف انرژی سیستم بگذارید. حذف عملیات بی‌فایده، اجتناب از پولینگ و جایگزینی آن با وقفه‌ها و تایمرها، همه نمونه‌هایی از شیوه‌های برنامه‌نویسی سازگار با محیط زیست هستند.
برای مثال در اپلیکیشن‌های استریم ویدیو، کاهش خودکار کیفیت هنگام افت باتری یک روش ساده اما مؤثر است.
یا حتی در سطح پیشرفته‌تر استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین برای پیش‌بینی وضعیت سیستم و تنظیم پویای منابع (Dynamic Voltage/Frequency Scaling) می‌تواند به‌شدت بهینه سازی سیستم‌های انرژی را بهتر کند.
بهینه سازی کد را جدی بگیرید!
خیلی وقت‌ها کدها شامل قسمت‌هایی هستند که یا اصلاً اجرا نمی‌شوند یا می‌توان آن‌ها را ساده‌تر نوشت! این یک حقیقت در دنیای برنامه‌نویسی است. حذف کدهای مرده و کاهش تعداد فراخوانی‌ها مثال‌هایی از بهینه‌سازی دقیق هستند.
جالب است بدانید طبق مطالعه‌ای که دانشگاه پرتغال انجام داده، زبان‌هایی مثل C و Rust از نظر مصرف انرژی عملکرد بسیار بهتری از Python یا Ruby دارند. البته این بدان معنا نیست که باید پایتون را کنار گذاشت؛ بلکه باید آموزش بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی در برنامه نویسی پایتون را جدی‌تر بگیریم.
برای این کار می‌توانید به سراغ پلتفرم‌هایی مانند Profilerها، Static Analyzerها بروید و یا حتی ابزارهای خاص مانند Intel Software Development Assistant بهره ببرید.
تست و اندازه‌گیری مصرف انرژی: حقیقت را بسنجید
در مسیر بهینه سازی سیستم های انرژی و بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی، اول باید میزان مصرف انرژی را اندازه‌گیری کرد. چون نمی‌توان چیزی را که اندازه‌گیری نشده، بهینه کرد. برای همین از سرویس‌هایی مثل اسیلوسکوپ، مولتیمتر، و Power Analyzerها برای نظارت بر مصرف سیستم، استفاده کنید. همچنین شبیه‌سازی با VMها یا Emulatorها و استفاده از ابزارهای پروفایلینگ مانند Dynamic Code Analysis به شما کمک می‌کند دقیقاً بدانید چه بخشی از کدتان بیشترین انرژی را می‌بلعد.
آموزش، فرهنگ‌سازی و آینده برنامه‌نویسی سبز
نکته اصلی اینجا است که بدون آموزش و فرهنگ‌سازی، هیچ کدی سبز نمی‌شود. آشنایی با منابعی مانند Green Software Foundation یا مطالعه مقالات جدید در IEEE Spectrum می‌تواند به‌روزرسانی اطلاعات شما را تضمین کند. حتی ایده‌آل‌گرایانه‌تر این است که در تیم‌های توسعه، جلساتی مختص تحلیل انرژی برگزار کنید. چه ایرادی دارد اگر یک Pull Request فقط برای کاهش مصرف انرژی ایجاد شود؟ این یعنی برنامه‌نویسی پایدار در عمل.
نقش برنامه نویسی در راه حل های انرژی های تجدید پذیر
توسعه نرم‌افزارهایی که سیستم‌های انرژی پاک را کنترل می‌کنند، توسعه کدهای بهینه ساز سیستم انرژی و برنامه‌ریزی بار، بخشی از مسئولیت ما به عنوان برنامه‌نویس است. برنامه‌نویسی فقط کدنویسی نیست؛ ابزار ساختن آینده است. آینده‌ای که اگر بخواهیم سبز باشد، باید همین حالا کدهای ما سبز باشند. برای این که مسئولیت کره‌زمین را برعهده بگیرید و به نوبه خودتان تاثیرگذار باشید برای‌تان پیشنهادی داریم!
می‌توانید در دوره‌های آکادمی چابک شرکت کنید و مسیر حرفه‌ای‌تان را با نگاهی آگاهانه‌تر نسبت به بهینه سازی مصرف انرژی در کدنویسی ادامه دهید. آکادمی چابک با برگزاری دوره‌های تخصصی برای نیروهای فنی در حوزه‌های برنامه‌نویسی، توسعه کسب‌وکار و مهارت‌های نرم، تلاش می‌کند تا نسلی از توسعه‌دهندگان را تربیت کند که نه فقط به دنبال کدهایی سریع و تمیز، بلکه به دنبال کدهایی پایدار و سازگار با آینده‌ی زمین باشند.
منبع:
دیدگاهتان را بنویسید