[论文解读] Information and communications technologies for carbon sinks from economics and engineering perspectives

Yuze Dong, Jinsong Wu|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2026

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一句话总结

本文从经济学和工程学角度分析ICT在碳汇项目中的应用，显示区块链将交易速度提升约40%，AI将运营成本降低约15%，并讨论未来整合与挑战。

ABSTRACT

Climate change has intensified the urgency of effective carbon sink solutions, yet the integration of Information and Communications Technologies (ICT) in these systems remains fragmented despite its transformative potential. This paper provides a comprehensive analysis of ICT applications in carbon sink projects from both economic and engineering perspectives, a dual lens approach rarely explored in the existing literature. In carbon trading, blockchain has improved transaction speed by 40%, while AI-based optimizations have reduced operational costs by 15% in projects such as Petra Nova.Through systematic examination, we identify three key findings: (1) ICT transforms carbon economics through digital financing platforms and blockchain-based trading systems, with AI enhancing price prediction, though data interoperability remains challenging; (2) digital technologies advance both natural and artificial sequestration from forest monitoring to Carbon Capture, Use and Storage (CCUS) optimization, yet lack integrated real-time control solutions; (3) realizing ICT's full potential requires addressing its environmental costs, strengthening policy support, and fostering interdisciplinary collaboration. By bridging the economic engineering divide and mapping current applications alongside future opportunities, this paper demonstrates that deeper integration of digital technologies is essential to scale carbon sink solutions to meet climate targets.

研究动机与目标

• 帮助读者理解碳汇项目的运行与工程基础，以掌握核心框架。
• 分析ICT如何融入碳汇的经济运作，包括融资、交易与预测。
• 审视ICT在自然与人工固碳的工程实施中的作用，识别技术瓶颈。
• 强调环境成本、政策需求以及跨学科协作以实现ICT的全部潜力。

提出的方法

• 回顾并综合当前ICT在碳汇经济与工程中的应用。
• 研究基于区块链的交易、数字融资，以及基于AI的预测，并结合实证与理论参考。
• 比较传统浏览器/服务器架构与去中心化区块链在碳交易中的应用。
• 评估碳价与市场信号的预测模型，包括混合与深度学习方法。
• 识别标准化、互操作性与环境影响方面的差距、挑战与未来方向。

实验结果

研究问题

• RQ1 ICT在碳汇项目的经济运作（融资、交易、预测）中目前是如何使用的？
• RQ2 ICT在自然与人工固碳中的工程应用与瓶颈（森林监测、CCUS、其他）有哪些？
• RQ3 环境、政策与跨学科因素如何影响ICT在碳汇中的高效、可扩展集成？

主要发现

• 基于区块链的交易可使碳市场的交易速度提高约40%，成本降低约15%。
• 基于AI的预测模型提升碳价的预测精度，具体研究中显示RMSE和MAPE的降低。
• ICT提升市场透明度、通过智能合约实现自动化以及跨平台互操作性，尽管数据互操作性仍是挑战。
• 数字化融资平台与代币化资产（如NFTs）有助于提高碳金融效率，并可能实现登记簿之间的互操作性。
• 在自然和工程化固碳路径中的综合ICT应用提升了效率、监测与治理水平，但需解决环境成本与政策支持问题。