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Le 14.02.2017
Par :
Pierre Guyot - Usbek & Rica

Réseaux, data centers et terminaux, sur les traces de notre empreinte environnementale numérique (Partie 2)

[Copublication] L’empreinte environnementale du numérique et de ses infrastructures n’est plus, aujourd’hui, un impensé. De nombreuses initiatives démontrent que les acteurs, sur l’ensemble de la chaine de valeur, prennent conscience de l’enjeu : l’Internet n’est plus, par la magie de son intangibilité, un pollueur irresponsable. Mais pour pouvoir parler d’un numérique réellement écoresponsable, la route, pourtant, est encore longue.

Nos e-déchets, aujourd’hui, nous les mettons à la « corbeille ». Celle-ci est le pur produit du skeuomorphisme, tradition de design longtemps chère à Apple selon laquelle la forme n’est pas choisie pour la fonction que l’élément va remplir mais pour l'aide qu’elle fournit à l'usager. La corbeille vise ainsi à nous rappeler, dans notre environnement numérique immatériel, le monde « réel ». Sa première maquette incluait même des « mouches qui bourdonnent autour d’elle » !

L’octet et le joule

De fait, ce n’est pas faux, tout mouvement d’octets, aussi virtuel semble-t-il, a son équivalent joule : dès que l’on recherche, stocke, déplace de l’information, cette action a un coût énergétique « réel ». Laurent Lefèvre, chercheur Inria dans l’équipe AVALON (spécialisée dans l’architecture logicielle et algorithmique pour les plateformes de calcul distribué et à haute performance) et dans le laboratoire LIP de l’ENS, constate toutefois :

Beaucoup d’utilisateurs n’associent toujours pas usages numériques et impact environnemental.

Quelques outils existent pourtant : Apple permet par exemple d’« identifier les processus ayant une incidence sur l’autonomie de la batterie » et de surveiller nos consommations en énergie.

L’impact environnemental d’Internet ne se résume pas à nos seuls clics. Le groupement de service EcoInfo, réunissant ingénieurs et chercheurs, l’a montré dès la fin des années 2000 en réalisant l’Analyse de cycle de vie (ACV) de plusieurs PC fixes. Résultat : c’est la phase de fabrication des composants électriques, machinerie gourmande en énergie et reversant massivement du silicium, qui est de loin la plus dommageable.

 

Le numérique consomme en continu deux fois la production nucléaire française

Pour autant, la phase d’usage (c’est-à-dire nos clics, la période durant laquelle nous utilisons concrètement le PC), elle aussi, a « un impact important sur l’épuisement de ressources naturelles du fait de la consommation énergétique ». Et si l’utilisateur ne s’impose pas de lui-même la frugalité (par l’exemple, pour l’envoi de ses mails : compresser les pièces jointes et préférer les formats texte, comme le recommande l’Ademe), l’écoconception, en amont, doit prendre le pas. Dans le hardware, avec le choix de soudures au cuivre et en argent plutôt qu’au plomb, par exemple, et dans la conception des logiciels, où les professionnels tendent à partager de nombreuses bonnes pratiques.

C’est que, rappelle Laurent Lefèvre, de manière plus globale :

L'informatique consommerait 10% de l’électricité mondiale, si l’on prend uniquement en compte la phase d’usage.

En 2016, ce sont plus de 120 GW de puissance électrique qui étaient consommés en continu par le numérique, dans la seule phase d’usage. Pour comparaison, le parc nucléaire français a une puissance d'environ 60 GW… La répartition de ces gigawatts est équitable entre trois grandes familles : les terminaux (smartphones ou ordinateurs, par exemple), les data centers (centres de calcul et de stockage) et enfin les réseaux (cuivres, ADSL, optiques, sans fil, etc.). Rappel : on ne parle ici que de la phase d’usage... Le groupement EcoInfo, ciblant les data centers, « le » centre de toutes les éco-attentions, notait récemment :

La connaissance de l’ensemble de ces impacts, leur maitrise et la mise en place d’actions pour en diminuer les effets sont […] des enjeux économiques et écologiques fondamentaux.

Reculs et avancées du data center éco-responsable

De fait, les data centers sont de loin la première source de consommation des géants de l’Internet : en 2013, ils étaient à l’origine de 96% des 822 millions de kilowatt-heures consommés par Facebook. Le nombre des « méga-data centers », ceux opérés par les Amazon, Google et Microsoft, et représentant à eux seuls plus de 70% du volume occupé par l’ensemble des data centers dans le monde, continue de croître : en augmentation de plus de 25% de 2013 à 2016, il dépasse désormais les 4000, dont 1600 pour les seuls États-Unis, d’après le Data Center Map. Nos nouveaux besoins (vidéo, IoT…) ne changeront pas la donne.

Mais la chasse à la surconsommation ou à la perte d’énergie est pour ces acteurs un impératif économique : chaque kilowatt consommé a un coût (environ dix centimes de dollar le kilowatt-heure). En vogue, pour y arriver : le refroidissement des data centers, parfois aussi gourmand en énergie que leur fonctionnement en lui-même. Google vante ainsi son système à l’eau de mer, et des méthodes de water cooling sont brevetées chez IBM ou OVH depuis le début des années 2000. Les industriels, plus généralement, se sont réunis depuis 2007 au sein d’un consortium, le Green Grid, travaillant à un écosystème plus écoresponsable. Des certifications, comme le CEEDA,  se développent à l’international et, en Europe, la Commission a établi un code de conduite portant sur l’efficacité énergétique des data centers dès 2007.

Le dernier standard publié par l’organisation internationale en charge de la question, l’ASHRAE, est toutefois moins contraignant que ses prédécesseurs sur l’ensemble de ces sujets : il ne régit en particulier plus les moyens utilisés pour atteindre l'objectif d’efficacité énergétique… Les innovations, toutefois, accourent. La Française Stimergy, lancée en partenariat avec Inria, recycle la chaleur des serveurs et fait office de chaudière numérique pour des bâtiments collectifs. Qarnot, de son côté, récupère la puissance de calcul des serveurs pour apporter de l’intelligence dans le chauffage immobilier…

Réseaux et calculateurs : y a plus qu’à

Les autres grands consommateurs de l’informatique mondiale, eux aussi, semblent embrasser le « green IT ». En novembre 2016, les 500 ordinateurs les plus puissants du monde, les supercomputers, ont encore amélioré leur performance énergétique, et leur consommation moyenne a même baissé pour la première fois depuis qu’on la mesure, c’est-à-dire 2007. Reste que le plus hautement performant des calculateurs hautement performants, le NVIDIA DGX-1, atteint presque seulement 10 « gigaFLOPs par watt », quand sa rentabilité consommation énergétique/coût serait atteinte avec un chiffre 5 fois plus élevé… Et du côté des réseaux ? Laurent Lefèvre explique.

Ils sont souvent les grands oubliés, mais nous avons montré, dans le cadre des travaux du consortium Greentouch, que de 2010 à 2015, nous pouvions réduire d’un facteur 1000 leur consommation électrique.

« Nous avons déployé cette démarche avec pour objectif de pouvoir proposer exactement la même qualité de service aux utilisateurs. Pour ce faire, nous avons effectué des modifications à la fois architecturales – visant à aplatir le réseau, en ciblant en particulier la redondance des antennes des réseaux sans fil et de mobiles – mais aussi matérielles et logicielles », détaille le chercheur, qui appelle, à la suite de ce projet-démonstrateur, à concrétiser dans l’industrie ce type de démarches. Ce qui impose de prendre en compte l’ensemble des cycles de vie, et de mener une transition douce : si les actions à mener sont nombreuses, on ne peut évidemment pas jeter tout ce qui n’est pas, aujourd’hui, écoresponsable.

« Les choses que l’on jette reflètent une image plus fidèle de nous-mêmes que les choses que l’on garde », arguait l’artiste cyber-éboueur Ragnar Helgi Olafsson : qu’allons-nous donc jeter demain ?

 

Une co-publication Inria - Usbek & Rica

 

Des usages numériques sobres pour réduire son impact sur l'environnement

  • Envoyer 33 mails d'1 Mo à 2 destinataires agit autant sur l'effet de serre que de rouler en voiture pendant 1 000 km ! Tout ce qui peut être fait pour réduire le poids des documents en pièce-jointe a donc un impact positif : utiliser des fichiers basse résolution ou les compresser, supprimer les PJ inutiles en réponse d’un mail, voire limiter le nombre des destinataires en réponse à un message groupé en comportant de très nombreux.
  • Taper directement l'URL du site que l'on connaît plutôt que de passer via une requête sur les moteurs de recherche, c'est éviter de faire « tourner » le réseau et le data center de ce moteur, et réduire ainsi sa consommation.
  • Au-delà de gérer ses spams, une autre bonne pratique est de supprimer régulièrement les mails inutiles sa boîte mail (sans quoi ses courriers sont stockés en permanence dans un data center).
  • En termes de périphériques, l'usage de l’imprimante se doit d'être sobre, mais c'est surtout le fait d'éteindre sa box (la nuit, ou pendant son absence, en journée) qui peut réduire votre impact. Petits réflexes, grands impacts !

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Lire aussi :

 

Crédits et légendes photos : image de couverture : CCO Public Domain, Isarta ; Consommation électrique du cloud par rapport à celle des pays, © Greenpeace ; Infographie des data centers : David Bihanic, designer et maître de conférences à l'Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne ; Salle des serveurs, Inria de Paris, © Inria / Photo C. Morel ; Green supercomputer, Argonne National Laboratory

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