Télécom Paris Ideas
Performance des algorithmes et maîtrise de l'impact carbone

On constate un intérêt croissant pour les sujets liés à la consommation énergétique des services numériques. Aujourd’hui l’indicateur est le CO₂ équivalent : tout peut être traduit en CO₂ et les opérateurs téléphoniques ou énergétiques nous envoient nos factures en mentionnant notre impact CO₂. Or ce qu’on appelle l’empreinte carbone correspond pour les services numériques en partie à un algorithme qui doit être exécuté sur un serveur. Mais d’un autre côté, cet impact carbone de nos algorithmes représente seulement une partie de notre facture énergétique globale (et donc de nos émissions de CO₂), car il faut prendre aussi en compte l’énergie dépensée pour la fabrication de ce serveur, le coût du transport du matériel, la durée de vie (plus elle est longue plus on réduit l’impact carbone) : il existe de nombreuses variables.

Je souhaiterais justement que ma recherche aide à préciser cela ! L’un des objectifs de mon travail est de mesurer la part de la mise en œuvre des algorithmes dans le système global. Par exemple si j’envoie un mail, je dois prendre en compte le routage, le stockage et pas seulement les calculs, les opérations que le serveur va réaliser. Je cherche aussi in fine à analyser les compromis possibles entre les performances de l’algorithme et sa consommation énergétique. J’interroge aussi l’impact d’une réduction de la puissance de calcul sur les émissions de CO₂. Est-il significatif ou à la marge ? Tout cela demande d’évaluer avec plus de précision quels sont les postes les plus significatifs de notre empreinte carbone. Aujourd’hui on ne peut ps le dire avec précision.

Cela se joue sur les deux terrains : quelle est la part de la consommation énergétique des algorithmes dans le fonctionnement du numérique, mais aussi peut-on réduire cette consommation par des arbitrages ? Puis-je déployer une partie de ces calculs dans des dispositifs à basse consommation énergétique par exemple ? (je pense aux raspberry, dispositifs embarqués de la taille d’une carte bleue, moins puissants mais qui consomment beaucoup moins que les serveurs). Est-il possible d’éteindre les serveurs plutôt que de les faire tourner en continu ? Par exemple, dès que l’on fait une recherche sur Google, un data center est en train de tourner. Ce n’est pas le cas pour le routage des e-mails où les serveurs ne sont pas actifs en permanence.

Mais parfois les alternatives ne valent pas le coup d’être mises en place. Les performance d’un système basse consommation sont bien inférieures et il faut le mettre en regard cet impact avec la réduction effective des émissions de CO₂. Et puis bien évaluer si l’impact de l’algorithme est vraiment significatif. La consommation énergétique EDF est-elle corrélée au calcul nécessaire pour effectuer cet algorithme ou non ? Si je déploie mes dispositifs basse consommation, vais-je consommer beaucoup moins d’électricité en gardant un certain niveau de performance ou non ? Et à partir de cela, quelles sont les autres variables impliquées dans la consommation énergétique globale ? Il est important de bien identifier où se trouvent les centres majeurs de consommation pour ne pas se tromper de cible.

Les plus gros consommateurs sont sans nul doute l’infrastructure du cloud et bien sûr le minage des bitcoin qui nécessite des calculs considérables et des dispositifs énergivores qui tournent en permanence.

Une chose est sûre : l’impact de chacun de nous, singulièrement, est bien moindre que celui des entreprises ou des organisations. Ma conviction est qu’une décision individuelle a aujourd’hui moins d’impact qu’autrefois, tant il existe de variables. Ainsi je ne suis pas à l’aise quand je reçois ma facture EDF ou celle de mon opérateur de portable indiquant mon impact CO₂. En tant que consommateur, je ne suis responsable que d’une partie du bilan carbone et ma consommation individuelle n’est sans doute pas le meilleur indicateur au regard de l’ensemble des services numériques utilisés tout au long de la chaîne de valeur. Il n’est pas facile aujourd’hui d’avoir accès à des bases de données fiables permettant de comparer réellement ces ordres de grandeur. D’ailleurs on peut aussi s’interroger sur les métriques utilisées… Aujourd’hui il n’existe pas de méthode de calcul partagée. Chaque entreprise peut s’appuyer sur des métriques pour affirmer que son data center est green ou qu’il est « CO₂ neutre ». Cette question doit a minima être traitée par les politiques publiques au niveau communautaire.

Beaucoup d’entreprises cherchent aujourd’hui à absorber leur empreinte carbone en disant « Je vais neutraliser mon empreinte carbone en finançant des projets qui vont absorber l’équivalent de mes émissions de CO₂ ». Mais quand Google échange ses tonnes de CO₂ émises contre le financement de projets pour l’énergie solaire ou la plantation d’arbres, on ne peut parler d’équivalence à cause du décalage dans le temps de ces projets : alors que les émission sont instantanées, les compensations en termes d’absorption ou d’économie de CO₂ sont décalées dans le temps. C’est flagrant dans le cas des plantations de forêts où ce décalage se mesure en dizaines d’années…

De plus, pour arriver à compenser, faut-il déjà évaluer de façon cohérente. Il manque une méthodes de calcul bien formalisée et partagée.

Il faudrait une vraie convergence d’opinion et des politiques gouvernementales volontaristes, comme ce fut le cas par exemple pour résorber le trou dans la couche d’ozone, où le gouvernement avait imposé des normes très strictes aux producteurs de réfrigérateurs et de climatiseurs, contraints à ne pas utiliser certains gaz. Dans ce cas précis, peu d’acteurs avaient beaucoup d’impact sur l’émission de gaz à effet de serre. Aujourd’hui le numérique, l’alimentation, l’agriculture, les transports… tous les secteurs ont un impact carbone, ce qui complique la donne. Et les politiques divergent. Il suffit qu’un pays se retire de l’accord pour pousser certaines entreprises à échapper au système. Enfin, la pression du consommateur/citoyen sur les émissions de CO₂ n’est pas assez forte car l’utilisateur final n’a pas la perception immédiate de ce qu’il pourra gagner.

Pour prendre l’exemple de la souveraineté et de la protection des données, en Europe, le RGPD est plus strict que la réglementation américaine : les fournisseurs de services sont contraints à plus de contrôles mais en échange offrent plus de protections au consommateur. Celui-ci paiera peut-être le service (l’hébergement de son site Internet par exemple) un peu plus cher en Europe mais aura comme contrepartie la protection de ses données. Beaucoup d’entreprises attirées par le régime de protection des données plus laxiste outre-Atlantique ont d’ailleurs été rappelées à l’ordre par les consommateurs qui ne voulaient pas que leurs données soient localisées aux États-Unis. Pour le contrôle des émissions de CO₂, la contrepartie est moins visible et ne bénéficie pas directement à l’utilisateur. Elle est plus diffuse dans le temps également. Or les êtres humains sont moins à l’aise avec les décisions à long terme. Si un peu plus de CO₂ est consommé, on jugera qu’il n’y a pas d’impact immédiat… ce qui est faux ! C’est donc un sujet plus compliqué où chacun ne voit pas directement l’avantage de réduire sa consommation énergétique.