Le centre EcoCloud de l’EPFL est le seul pôle universitaire à jouer un rôle de premier plan dans l’informatique en nuage et à stimuler l’innovation.
Les centres de données représentent de véritables gouffres énergétiques. Des équipes de recherche de l’EPFL travaillent à rendre le monde numérique plus durable. Une nouvelle solution permet d’accroître l’efficacité de ces infrastructures.
6 Min. • • Susanne Wedlich
L’informatique en nuage offre une li- berté quasi illimitée. Ainsi, à tout mo- ment et depuis n’importe quel emplace- ment, nous pouvons regarder des films et des séries, écouter de la musique, faire des recherches sur notre prochaine des- tination ou poster une vidéo. Mais ces services numériques consomment énor- mément d’énergie et présentent une em- preinte écologique considérable, suscep- tible d’augmenter. Le centre EcoCloud de l’EPFL développe des technologies pour un monde numérique plus durable. Grâce à l’application CloudProphet, no- tamment, les centres de données pour- ront gérer leurs ressources de manière plus efficace grâce à la signature numé- rique des internautes.
Nous vivons dans une ère d’impa- tience généralisée. Celles et ceux qui souhaitent voir un film ou écouter une chanson en ligne n’ont pas de temps à perdre. Tout retard est très mal perçu, ce qui représente un défi de taille pour les fournisseurs numériques. Les inter- nautes insatisfaits risquent de ne pas re- venir. Les contenus doivent être dispo- nibles en un seul clic. Comme le compor- tement de la clientèle est une boîte noire inaccessibles aux entreprises, celles-ci doivent être capables de fournir n’im- porte quel contenu à tout moment.
Une utilisation maximaliste
«Il faut toujours envisager le pire», ex- plique David Atienza, directeur d’Eco- Cloud et de l’Embedded Systems Lab à la School of Engineering. Il fait ré- férence à l’utilisation maximaliste des offres par les internautes. «Par exemple, il y a une grande différence entre vi- sionner un film sur un ordinateur por- table ou, comme cela arrive souvent, sur un smartphone», explique-t-il. «Plus un écran est grand, plus il faudra générer de pixels. Les fournisseurs doivent dis- poser de ressources informatiques suf- fisantes pour que tous leurs internautes puissent visionner le film sur grand écran, même si ce cela s’avère inutile au final. Dans les faits, cinq serveurs cou- vriraient amplement les besoins, mais il faudra en faire tourner dix. Cette inef- ficacité opérationnelle est responsable de la facture énergétique des centres de données. Dans leurs halls gigantesques, les serveurs sont densément empilés les uns au-dessus des autres. Les mul- tinationales comme Google et Netflix disposent de leurs propres centres de données. Les petits fournisseurs, en re- vanche, doivent louer leurs capacités de stockage.
L’IA change la donne
Quel que soit le service en ligne sollicité par les internautes — recherche Google, médias sociaux ou streaming — celui-ci repose sur des données énergivores. Ac- tuellement, la consommation d’éner- gie du monde numérique se répartit à parts égales entre trois secteurs: les ter- minaux comme les smartphones et les ordinateurs portables, l’infrastructure de l’internet et les centres de données. En Suisse, selon une étude commandée par l’Office fédéral de l’énergie, ces der- niers sont responsables de 3,6% de la consommation nationale d’électricité. À l’avenir, il faut accroître les perfor- mances énergétiques de ces centres de données, sans quoi leur empreinte éco- logique risque fort d’exploser.
Trois raisons sous-tendent cette évo- lution: d’une part, l’internet connaît une croissance d’environ un tiers par an. Ensuite, de plus en plus de per- sonnes et d’entreprises stockent leurs documents, images et vidéos dans le nuage, à savoir des centres externes, plutôt que sur leurs propres appareils. De plus, l’IA est en train de changer la donne en matière de consomma- tion d’énergie. L’IA générative, comme ChatGPT, permet désormais de créer des textes et des images avec des mo- dèles alimentés par des quantités gigan- tesques de données. Ce qui est déjà très gourmand en énergie.
Les nouveaux modèles doivent se montrer encore plus performants et de nombreux fournisseurs se sont lancés dans la course. C’est notamment le cas de «Gemini» de Google, un assis- tant personnel capable de fournir une gamme complète de services. «Gemini reposera sur une base de données gi- gantesque», d’après le Pr Atienza. «L’entraînement requiert beaucoup d’argent et d’énergie. Or, jusqu’à pré- sent, on en parlait peu, car l’électricité était bon marché. Mais tout cela est en train de changer.»
Les grands fournisseurs construisent leurs centres de données en Norvège, où ils peuvent exploiter la géothermie. Mais cette solution est loin d’être adaptée à toutes les situations. «C’est précisément le sens de notre travail dans EcoCloud», détaille David Atienza. «Nous recher- chons des moyens d’améliorer l’effica- cité des systèmes et des centres de don- nées en nuage.»
«L’eau du lac Léman refroidit les ordinateurs et absorbe leur chaleur résiduelle»
Au total, l’institution regroupe 37 laboratoires et environ 200 chercheurs et chercheuses qui travaillent sur l’utilisation des énergies renouvelables dans les centres de données ou sur la ma- nière d’éviter des serveurs qui tournent à vide. L’équipe du Pr Atienza utilise CloudProphet, un programme qui ana- lyse les applications utilisées dans les serveurs ainsi que les ressources néces- saires à leur fonctionnement. Les don- nées produisent une signature qui per- met de déterminer l’usage des inter- nautes, qu’il s’agisse d’un film diffusé en streaming ou de recherches sur Google.
Le programme permet ainsi de dé- terminer en quelques secondes les res- sources nécessaires en fonction de la si- gnature des internautes, qu’il s’agisse de visionner un film sur le téléphone ou une série sur l’ordinateur. Sans prétendre à la science exacte, CloudProphet affiche une réussite unique en son genre: d’après les tests faits jusqu’à présent, le programme obtient un taux d’erreur d’à peine 5%.
Quand les serveurs chauffent
C’est la raison pour laquelle les acteurs industriels se montrent si intéressés par les recherches du Pr Atienza avec Eco- Cloud. Ils financent certains postes du laboratoire et participent à la construc- tion du nouveau centre de calcul de l’EPFL. Ces installations sont éner- givores et les serveurs chauffent, littéra- lement. Ils doivent être refroidis en per- manence à une température entre 20 et 30 oC. À l’EPFL, cela passe par un cy- cle durable: l’eau du lac Léman refroi- dit les ordinateurs et absorbe leur cha- leur résiduelle, qui est ensuite réaffectée au chauffage sur le campus.
Le centre de calcul de l’EPFL permet de tester et d’optimiser les approches qui visent à améliorer l’efficacité. Les don- nées nécessaires à cet effet sont fournies par quelques grands noms du secteur comme IBM, Meta ou Google. Il s’agit d’une simulation d’activités réelles qui se déroulent ailleurs. Les chercheurs et les chercheuses peuvent tester leurs idées à l’abri des erreurs. EcoCloud ne dé- tient pas l’exclusivité du centre: «Tout le monde peut se présenter avec une propo- sition de projet», explique le Pr Atienza. «Le partage avec l’ensemble de la com- munauté des chercheurs contribue à la durabilité de l’installation.»
David Atienza, professeur à l’EPFL.
Agir de manière durable
À l'échelle personnelle, les internautes ont peu de poids sur l’efficacité énergétique des centres de données. Néanmoins, nous pouvons toutes et tous contribuer à une plus grande durabilité en adoptant quelques bons gestes. «Les ordinateurs portables pro-posent une option d’économie d’énergie», explique le Pr Atienza. «Je l’utilise presque toujours, car je n’ai besoin de la puissance maximale de mon ordinateur que dans de rares cas. Et la nuit, bien sûr, j’éteins tous mes appareils.»
En outre, il est important d’uti- liser le nuage uniquement pour de bonnes raisons: «Les recherches sur Google en sont un bon exemple», ex- plique le Pr Atienza. «Beaucoup de personnes lancent une nouvelle re- cherche plutôt que d’enregistrer la réponse.» Un dernier conseil: les contenus numériques offrent, certes, un certain confort d’utilisation. Mais celles et ceux qui utilisent des supports analogiques économisent beaucoup d’énergie.
Déclaration: Ce contenu est réalisé par la rédaction de Sustainable Switzerland pour le compte du partenaire EPFL
Cet article traite des SDG suivants
Les Objectifs de développement durable (ODD) sont 17 objectifs mondiaux de développement durable convenus par les États membres de l'ONU dans l'Agenda 2030. Ils couvrent des thèmes tels que la réduction de la pauvreté, la sécurité alimentaire, la santé, l'éducation, l'égalité des sexes, l'eau propre, les énergies renouvelables, la croissance économique durable, les infrastructures, la protection du climat et la protection des océans et de la biodiversité.
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