Özet. Yeşil yazılım geliştirme, yeşil bilgi teknolojileri alanında yeni sayılabilecek bir çalışma alanıdır. Yazılım geliştirme endüstrisi artık, çevresel etmenleri daha fazla göz önünde bulundurarak yazılım ürünleri ortaya koymaktadırlar. Yeşil yazılıma duyulan bu ilgi, bir yazılımın sahip olması gereken çevresel özellikleri de, yazılımın ana kalite özelliklerinin içine alınması fikrini doğurmuştur. Bu çalışmada, akademik yazında sıklıkla kullanılan çok ölçütlü karar alma yöntemlerinden biri olan Analitik Ağ Süreci kullanılarak, yazılımın çevresel sürdürülebilirlik ve kalite kriterlerinin bir arada değerlendirilmesi yapılmıştır. Çalışmanın amacı, bilinen kalite kriterleri ile yeni ortaya çıkan çevresel kriterler arasındaki ilişkiyi göstermek ve kriterlerin öncelik sırasını belirlemektir. Elde edilen sonuçlar, bir yazılımı 'yeşil' olarak geliştirmede kullanılabileceği gibi, kriterlerin hesaplanan ağarlıkları kullanılarak birbiri ile çelişen kalite ve çevresel kriterler arasındaki seçimde de yol gösterici olacaktır. Sonuçlar ayrıca, enerji harcamak zorunda olan bir çeşit ürünün, mümkün olan en üst seviyelerde enerji tasarrufu sağlayacak şekilde geliştirilmesinde yardımcı olabilecektir.

Anahtar Kelimeler: Yeşil yazılım; enerji verimliliği; yazılım geliştirme

Yazılımların hayatımızdakı önemi ile birlikte, yazılım ürünlerinin sürdürülebilirliği ve çevresel etkilerinin önemi de gittikçe artmaktadır. Kullanıcıların gereksinimlerini karşılayacak kalitede yeşil yazılım ürünleri geliştirmek veya mevcut ürünleri çevresel etkilerini (örneğin enerji harcama) azaltacak şekilde yeniden düzenlemek karmaşık bir problemdir. Çevresel sürdürülebilirliğe ulaşmayı hedefleyen yeşil bilgi ve iletişim teknolojileri ve yeşil yazılım kalitesinin değerlendirilmesi son zamanlarda önemli araştırma konuları arasına girmiştir. Yeşil ve sürdürülebilir yazılım kavramı akademik yazında ilk defa 2011 yılında Neumann et al. (2011) tarafından şu şekilde tanımlanmıştır: "Yeşil ve sürdürülebilir yazılım, yazılımı geliştirme, piyasaya sürme ve kullanma aşamalarında ekonomiye, sosyal hayata, insanoğluna ve çevreye doğru-dan ve dolaylı olarak en az şekilde olumsuz etkisi olan ve/veya sürdürülebilir kalkınmaya olumlu katkıda bulunan yazılımdır." (Neumman et al., 2011, pp:296). Bu bağlamda, geleneksel ürün kalite modelleriyle belirlenen gereksinimlerin yanında çevresel ve sürdürülebilir gelişmeye etkileri gözeten yeşil gereksinimlerin de ürün geliştirme aşamasında değerlendirilme gerekliliği ortaya çıkmıştır.

Yazılım geliştiren firmalar rakiplerinden daha kaliteli, daha fazla ve daha iyi işlevsellik içeren ürünler geliştirmek için yoğun bir baskı altındadırlar. Ancak yazılımın kalite gereksinimleri (örneğin performans, kullanılabilirlik, güvenlik, vb.) ve fonksiyonel özellikleri çoğu zaman birbirleriyle çelişmektedirler. Yazılım geliştiriciler, bu çelişkiler ışığında kalite ve fonksiyonellik arasında seçim yapmak zorunda kalabilecek ve/veya bunları bir öncelik sırasına koyarak çözüm bulma yoluna gidecektir. Pek çok açıdan bakıldığında, fonksiyonel gereksinimler ve kalite gereksinimleri birbirlerini tamamlayıcı ve bağlayıcı nitelik taşımaktadırlar. Aralarındaki bu ilişkiden dolayı seçim kararı yazılım geliştiriciler açısından karmaşık olmaktadır (Tiwari et al., 1996).

Buna ek olarak, değişen çevre şartları sürdürülebilirlik kaygılarını arttırmış ve ürün geliştirme ve ürün kalitesine çevresel (yeşil) gereksinimlerin eklenmesini zorunlu bırakmıştır. Sözkonusu yeşil gereksinimler, çoğunlukla, fonksiyonel gereklilikler ve kalite gereklilikleri arasında uyuşmazlık yaratmaktadır. Bunlar arasındaki ilişkiler daha gizli ve birbirlerine etkileri daha az anlaşılırdır. Bu nedenle, çevresel sürdürülebilirliğe katkısı olacak yeşil bir yazılım geliştirme sırasındaki gerekliliklerin belirlenmesinin önemli olduğuna inanıyoruz. Akademik yazında yazılım gereksinimlerinin önceliklendirilmesine (Karlsson et al., 1998) ve yazılım kalite gereksinimlerinin arasında seçim yapılmasına (tradeoff-ödünleşim) (Kazman et al., 2000, Chang et al., 2008) ilişkin yaklaşım ve modeller vardır. Bu çalışmalarda çok kriterli karar verme tekniklerinden biri olan Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP), Analitik Ağ Süreci (ANP) ve ANP/AHP birleştirilmis yöntemler, hedef modelleme (goal modeling), ikili arama ağacı yaratma (binary search tree creation) ve fırsatçı (greedy) algoritmalar en çok kullanılanlardır. Bunlardan başka, yazılım mimarisi seçiminde karar verme süreci için bazı ayrıntılı ödünleşim teknikleri de kullanılmıştır (Zhu et al., 2005). Yazılım mühendisliği karar verme süreçlerini destekleyen, en önemli yöntemlerin başında Ruhe et al. tarafından geliştirilen teknik yer almaktadır (Ruhe et al., 2003). Bu yöntemde, gereksinim önceliklendirilmesi müşteri memnuniyeti, kaynak dağılımı ve iş değeri/maliyeti gibi etmenlere göre yapılmaktadır (Ruhe et al 2003, Ruhe/Ngo-The 2009). Önceliklendirmeyi yaparken iteratif ve genel bir algoritmaya sahip olan bir optimizasyon metodu kullanılmaktadır.

Akademik yazında şimdiye kadar yapılan çalışmalar incelendiğinde, çevresel gereksinimler ile kalite gereksinimlerinin arasındaki ilişkiye odaklanan ve yeşil yazılım geliştirme sürecinde karar vermenin incelendiği bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada, kriterler arasındaki ilişkiyi/ bağıntıyı oldukça iyi gösteren çok kriterli karar verme tekniklerinden biri olan Analitik Ağ Prosesi (ANP) kullanılmış ve gereksinimlerin öncelik sırası ortaya konmuştur. Çok ölçütlü karar verme yöntemleri, kriterler arasındaki ilişkiyi belirlemekle kalmayıp, ağırlıklarını da ortaya koymakta; böylece karar kalitesini arttırmaktadırlar (Campanella, Ribeiro, 2011).

Çalışmanın geri kalan kısmı şu şekilde düzenlenmiştir. İkinci bölümde akademik yazın araştırması kapsamında yeşil ve sürdürülebilir yazılım kavramı, çevresel kriterler beraberinde yeşil ölçütler, yazılım kalite modelleri ve ANP yöntemi anlatılmıştır. Üçüncü bölümde ANP yöntemi hakkında bilgi verilmiştir. Dördüncü bölümde, önerilen yöntem ve ANP uygulama sonuçları verilmiştir. Beşinci ve son bölümde ise sonuçlar ve tartışma bölümüne yer verilmiş ve çalışmanın teorik ve pratik katkıları anlatılmıştır.

İlgili Akademik Yazın

Akademik yazında yazılımın sürdürülebilirliği hakkındaki çalışmalar öncelikle donanımın enerji etkinliğinin ölçülmesi, enerji etkin yazılım mimarileri ve/veya optimizasyon algoritmaları ile başlamıştır (Kothiyal et al., 2009) (Bhattacharjee et al., 2009). Sürdürülebilirlik ve yazılım mühendisliği kavramlarının kullanıldığı ve yeşil yazılım geliştirmede referans teşkil eden ilk çalışma "GreenSoft" referans modeliyle Neumann et al. (2011) tarafından yapılmıştır. Bu model yazılım ürününün yaşam döngüsü, sürdürülebilirlik kriterleri ve ölçütleri, prosedürleri ve bir yazılım ürününün çevreye ve sürdürülebilirliğe olumlu katkı sağlayacak şekilde kullanılması gerektiği hakkında öneriler ve kullanılabilecek araçları ele almıştır. Bir diğer çalışmada Albertao et al. ( 2010), çok kullanılan yazılım kalite kriterlerini (etkinlik, performans, uygunluk vb.) sürdürülebilirliğin boyutları (ekonomik, sosyal ve çevresel) ile ilişkilendirmiştir. Ancak bu çalışmada herbir kalite kriterinin sürdürülebilirlik boyutlarına nasıl bir bireysel etki yapacağı irdelenmemiştir. Bir diğer çalışma, sürdürülebilirliği yazılım ürün kalitesini etkileyen yepyeni bir etmen olarak kabul etmiş ve sürdürülebilirliğin yazılım kalite standartlarının içerisine dahil edilmesi gerekliliğini ortaya koymuştur (Calero ve Barteo, 2013). Diğer bir yaklaşımda, yeşil ve sürdürülebilir yazılım için bir kalite modeli geliştirilmistir (Kern et al., 2013). Bu model, doğrudan ve dolaylı olarak yazılımın sürdürülebilirliği ile ilişkili tüm kriterleri içermektedir. Çalışmada ayrıca etkin bir karar verme süreci için kalite kriterlerinin özelleştirilmesi gerekliliğinin de üzerinde durulmuştur. Bu gereklilik bizim çalışmamızın da ana motivasyonunu oluşturmaktadır. Çalışmamızda yazılım kalite ve çevresel sürdürülebilirlik kriterlerinin aralarındaki bağlantıyı göstererek, bu ilişkilerin karar verme sürecinde kullanılması amaçlanmıştır.

Yeşil ölçütler BT sistemlerinin yeşil performanslarının ölçülmesinde kullanılan ölçütler olarak akademik yazındaki yerini almıştır. Kipp

Yazılım kalitesi, IEEE Std. 1061, (1998) standardına göre "yazılımın istenilen kalite kriterlerinin kombinasyonlarına sahip olması" olarak tanımlanmıştır. Yazılım kalitesinin belirlenmesi için bu tanımlamada geçen, istenilen kalite kriterleri kombinasyonun açık bir şekilde belirlenmesi gerekmektedir. Yazılım geliştirme projelerindeki, belirli özelliklerin belirlenen zaman içinde ve belirlenen maliyetin altında olması istendiğinden dolayı yöneticiler kalite kriterleri arasında seçim yapmak zorunda kalmaktadırlar. Bu nedenle, kalite modelleri hem bu seçimin yapılmasında yardımcı olmakta, hem de kullanım kolaylığı sağlamaktadır.

Akademik yazında pek çok kalite modeli geliştirilmiştir. En çok kullanılanları Tablo 2'de gösterilmiştir (Marciniak 2003, Berander et al., 2005) (Saaty, 1980) (Saaty, 2004). ANP problemleri, kriterlerin aralarındaki ilişkileri ve bu ilişkilerin yönlerini tanımlayarak, problemi bir ağ şeklinde tasarlamayı sağlar. Oysa AHP yaklaşımında kriterler birbirlerine tek yönden bağlı varsayılır. ANP ve AHP arasındaki en önemli farklardan biri de hiyerarşik yapılarıdır. AHP'de yukarıdan aşağı doğru bir hiyerarşik yapı söz konusuyken, ANP'de etkileşimli bir hiyerarşik yapı vardır. Kriterler diğer kriterlere bağımlı olabildikleri gibi, kendi içlerinde de bağımlı olabilirler.

ANP altyapısında üç önemli adım vardır: (1) Amacı, kriterleri ve alt kriterleri belirlemek (2) Aradaki bağıntıları ve ağı belirlemek, ve (3) Süpermatrisi oluşturmak (Gürbüz et al., 2012). AHP'de de yapılan ikili karşılaştırmalar, bir elemanın bir diğer eleman üzerindeki göreli önemini belirtmeye yarayan Saaty'nin 1-9 ölçeği esas alınarak yapılmıştır (Tablo 3) (Saaty, 2004). ANP yaklaşımı, bu karşılaştırma matrislerinin tutarlılığının kontrolünü şart kılar (Saaty 1980). Ardından, kriterler ve alt kriterler arasındaki ilişkiler uyarında bağıl (composite) ağırlıklar hesaplanır. Bağıl ağırlıkları içeren süpermatis, her sütunu 1'e eşit olacak hale getirilerek ağırlıklandırılmış süpermatris haline getirilir. Son adımda ise, her seçeneğin (alternatifin) genel puanını hesaplamak için, her bir seçenek verilen kriterler ve alt kriterler uyarınca değerlendirilir. Bu çalışmada, iki alternatif olduğu varsayılmıştır: Yeşil yazılım ve yeşil olmayan yazılım. Çalışmada, ANP yaklaşımı yeşil ölçütlerin önem derecelerini (ağırlıklarını) hesaplamak için kullanılmıştır.

Bir yazılım ürününün sürdürülebilirliği ile ilgili ana kriterler, ilgili akademik yazında verilenlere uygun olarak belirlenmiştir (Bölüm 2.3 ve Bölüm 2.4). Ardından, ana kriterlerle doğrudan ilgisi olan kriterler, alt kriterler olarak belirlenmiştir. ANP modelini kurmakta kullandığımız kriterler ve alt kriterlerin tamamı, Tablo 4'te özetlenmiştir. Çevresel sürdürülebilirlik kriterleri arasında yer alan enerji tüketimi ve CO 2 salınımı, aslında sayısal olarak ölçülebilen değerlerdir. Bunların anket yoluyla değerlendirilmesinin sebebi, bu kriterlerin yeşil bir yazılım geliştirilirkenki önceliğini/önemini sayısıllaştırmaktır.

Önerilen ANP modelinde, hedef, kriterler ve alt kriterler arasındaki ilişkiler Şekil 2'de gösterilmiştir. Önerilen karar modelinde iki seviye vardır. Hedef (yeşil ve sürdürülebilir bir yazılım geliştirmek) ilk seviyede yer alır. İkinci seviyede kriterler bulunmaktadır. Önerilen hiyerarşide, kriterler ve alt kriterler arasında içsel ve dışsal bağlantılar olduğu varsayılmış ve bunlar oklarla gösterilmiştir. Anket ve İkili Karşılaştırmalar.

Önerilen modelde sekiz kriter bulunmaktadır. Her bir elemanın hedef üzerindeki etkisini belirleyebilmek için, bir anketten faydalanılmıştır. Her bir kriter ve alt kriter grubu için, ayrı ayrı matrisler oluşturulmuştur. Anketler, on farklı Türk yazılım şirketinde çalışan, on karar verici tarafından doldurulmuş ve verdikleri puanların geometrik ortalaması alınmıştır (Saaty ve Vargas 2006).

Son adım olarak, kriterlerin son ağırlıklarını hesaplayabilmek için, ANP'nin gerektirdiği matris işlemleri yapılmıştır. Bu işlemleri yapmak için Super Decisions adlı yazılım ürünü kullanılmıştır (Creative Decisions Foundation, 2013). Super Decision yazılımı, ANP hiyerarşik modelini oluşturup, matris işlemlerini yapabildiğimiz, kullanımı oldukça kolay bir araçtır. İkili karşılaştırma matrislerinin tutarlılık indislerinin hepsi 0.1'den düşük çıkmıştır; yani karşılaştırmaların tutarlı olduğu varsayılabilir.

Tablo 5'teki gibi bir ikili karşılaştırma matrisinde, karar vericinin, yeşil ve sürdürülebilir bir yazılım geliştirirken, hangi kriter kümesinin (yazılım kalitesi ve sürdürülebilirlik kriterleri) daha önemli olduğunu değerlendirmesi beklenmektedir. Tablo 3'te verilen Saaty'nin ölçekleri kullanılmış ve karar vericilerin cevaplarının geometrik ortalaması alınarak tek bir değer oluşturulmuştur. Tablo 6(a, b) ise, sırasıyla, yazılım kalitesi ile ilgili alt kriterlerin geometrik ortalaması ve çevreyle ilgili alt kriterlerin geometrik ortalamasını vermektedir.