Une transformation numérique verte est-elle possible ?

Longtemps perçu par ses utilisateurs comme immatériel ou virtuel, l’impact écologique du numérique et de ses infrastructures physiques est aujourd’hui bien connu : en 2015, on estime qu’il consommait près de 10% de la production électrique mondiale. Si la dématérialisation et l’apparition de services collaboratifs peuvent participer à la réduction de notre empreinte environnementale, il est estimé qu’avec une explosion continue des besoins en matière de stockage et de calcul, la consommation d'électricité du numérique pourrait excéder la production globale disponible d’ici 2040. Quelles solutions matérielles et logicielles sont aujourd’hui développées par l’industrie numérique et la recherche pour participer à la transition écologique de nos sociétés ? À l’heure de la COP24, comment ces solutions sont-elles intégrées dans un effort global pour la lutte contre le réchauffement climatique ?

Réduire l’empreinte énergétique du matériel de stockage et de traitement de données

L’histoire de l’informatique est d’abord celle d’une innovation continue en matière de puissance de calcul et de capacité de stockage de données. Pour faire évoluer cette puissance, des progrès impressionnants ont été réalisés pour que des opérations logiques toujours plus rapides et en quantité toujours plus grande puissent être effectuées sur des circuits électroniques dont la taille a constamment diminué. Cette évolution est étroitement liée à un autre défi : celui de la réduction de la consommation énergétique et de la dissipation de chaleur des diodes, des transistors, des circuits intégrés, puis des microprocesseurs.

Parce que le contrôle de la chaleur est essentiel pour éviter la détérioration des composants, et que la consommation énergétique est la dépense la plus importante associée au fonctionnement des calculateurs et des serveurs, ces enjeux écologiques ont été dès l’origine au coeur des investissements en recherche et développement du secteur - du design des équipements au choix des processeurs, en passant par l'approvisionnement d’énergie ou les systèmes de refroidissement. On distingue ici les techniques de climatisation, par exemple le système des « portes froides », qui captent la chaleur au plus près des machines pour refroidir les circuits, et les techniques de liquid cooling, basées sur l’utilisation de quantités importantes d’eau, qui doivent également circuler au plus près des plaques de métal des serveurs.

L’objectif des industriels est d’obtenir la plus forte puissance de calcul, pour la plus faible consommation énergétique possible. Le classement mondial Green500 permet de mesurer ce ratio et de lister les derniers supercalculateurs selon leur efficience énergétique. En 2018, l’université de Reims a inauguré le supercalculateur ROMEO, classé à la 20ème place du Green500. Pour Atos, qui a commercialisé cet équipement, la performance énergétique est un enjeu clé : entre deux générations de supercalculateurs, l'efficacité énergétique a été amélioré d’un facteur 25.

L’éco-conception : un état d’esprit pour des logiciels plus performants

Si les innovations en matière de hardware sont essentielles, elles sont nécessairement couplées à la prise en compte des enjeux écologiques dans la conception des logiciels. Cette prise en compte peut en effet engendrer d’importantes économies sur la consommation d’énergie des data centers ou des terminaux des utilisateurs, mais aussi sur la prolongation de la durée de vie du matériel. C’est l’objectif poursuivi par l’éco-conception logicielle. Son but, réduire la puissance informatique nécessaire, en développant des logiciels, sites web ou services en ligne plus sobres, dans leur conception fonctionnelle, graphique et leur développement technique.

L’éco-conception est aussi un état d’esprit nouveau à insuffler au sein de la communauté des développeurs : du fait de l’explosion des capacités de calcul et de stockage disponibles, ainsi que de l’urgence des projets, une culture de la programmation « quick and dirty » a longtemps régné sur l’écriture du code informatique. Elle est aujourd’hui remise en cause par l’intégration de l’enjeu écologique dans les formations initiales et continues des professionnels. Ces formations visent à éviter les « bugs énergétiques » : des portions de code inutiles ou redondants qui n’entraînent aucun dysfonctionnement fonctionnel mais génèrent en revanche une activité consommatrice d’énergie.

Des techniques ont également été développées dans le but de mesurer, par l’emploi de sondes, la consommation d’une portion de code ou d’une fonctionnalité. Cette méthode, employée par la startup nantaise Greenspector, a par exemple permis de revoir le fonctionnement du logiciel des téléphones employés par l’armée française dans le cadre de l’opération sentinelle. Elle a permis de réduire la taille des batteries très lourdes employées précédemment et de faire passer leur autonomie de 4 à 8 heures. C’est notamment l’élimination d’une boucle dans le code informatique qui créait puis supprimait indéfiniment un tableau inutile en mémoire qui a permis cette optimisation.

Intégrer la transformation du secteur dans un agenda international

Si les efforts réalisés par l’industrie numérique et la recherche en matière d’efficience énergétique sont impressionnants, l’empreinte énergétique du numérique ne peut néanmoins se mesurer seulement à ces progrès. Plusieurs facteurs extérieurs sont en effet à prendre en compte : la source de l’énergie utilisée, l’utilisation de ressources rares et la pollution générée par l’extraction des matériaux et la production des équipements, ou encore l’explosion continue des usages et de la demande.

L’écologie du numérique implique donc un travail important avec l’ensemble des sous-traitants intégrés dans la chaîne de valeur, en premier lieu les fournisseurs d’énergie. Sur ce point, on peut considérer que le secteur du numérique fait partie des industries les plus engagées en faveur des énergies renouvelables. En effet, le rapport Clicking Green, réalisé annuellement par Greenpeace depuis 2009, a permis de montrer que les leaders du secteur ont largement augmenté la part de l’énergie renouvelable ou décarbonée dans leurs sources d’énergie. Si bien qu’en 2015, plus de deux tiers des achats d’énergie renouvelables par des entreprises aux Etats-Unis étaient attribuables aux géants du web. Certains acteurs peuvent même aller jusqu’à offrir des services neutres en carbone à leur client, en compensant les émissions carbone résiduelles issues de leurs data centers, par des investissements dans des « crédits carbone », permettant de financer des parcs éoliens par exemple.

Le caractère ubiquitaire du numérique dans toutes nos activités rend néanmoins difficile la définition des limites du secteur, et donc de la mesure de son empreinte environnementale. Si, dans une « logique d’IT for Green », la digitalisation des métiers et des secteurs d’activité peut entraîner des économies de ressources ou d’énergie - par la dématérialisation, l’optimisation ou la mutualisation de ressources - l’irruption du numérique peut aussi être une source importante de nouvelles consommations, à l’instar de l’explosion du streaming vidéo par exemple.

Pour Benjamin Bergeron, qui dirige le programme environnemental d’Atos, « l’informatique présente une opportunité extraordinaire pour le développement durable, mais il permet aussi de faire des choses nouvelles qui n’existaient pas auparavant. Si l’on ne fait pas attention à la dimension écologique, on peut ajouter des éléments d’informatique avec un poids environnemental non négligeable. Il faut donc une approche systémique et globale. » La question de l’impact environnemental du numérique devra donc être davantage pris en compte par les pouvoirs publics, mais aussi par les entreprises et les citoyens utilisateurs des services numériques, dans un cadre multipartite. Ces initiatives devront permettre d’associer étroitement les entreprises aux objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre, afin de limiter le réchauffement climatique à deux degrés.

C’est notamment l’objectif de l’initiative « Science-Based Targets », émanant du Carbon Disclosure Project, du Global Compact de l’ONU, du World Resources Institute et du WWF. Le projet doit permettre de développer des méthodologies pour définir les cibles de réduction des émissions carbone des acteurs économiques. Près de 500 entreprises ont pris des engagements sur des objectifs de réduction et 114 d’entre elles ont été approuvées par l’initiative. Pour Atos, membre de l'initiative sous l’impulsion de Thierry Breton, « ces engagements publics sont intégrés au plus haut de la stratégie de l’entreprise, constamment réévalués en fonction des derniers rapports de la communauté scientifique et mesurés selon une batterie de KPI afin de suivre leur mise en oeuvre ». La COP24 devra être l’occasion pour les entreprises du numérique et de leurs clients de réaffirmer ces engagements.