Quand vous pensez à votre empreinte carbone, qu’est-ce qui vous vient à l’esprit? Conduire et voler, probablement. Peut-être la consommation d’énergie domestique ou les livraisons quotidiennes d’Amazon. Mais qu’en est-il de regarder Netflix ou d’avoir des réunions Zoom?
Avez-vous déjà pensé à l’empreinte carbone des puces de silicium à l’intérieur de votre téléphone, de votre smartwatch ou des innombrables autres appareils de votre maison?
Chaque aspect de l’informatique moderne, de la plus petite puce au plus grand centre de données, est assorti d’un prix carbone. Pendant près d’un siècle, l’industrie de la technologie et le domaine du calcul dans son ensemble se sont concentrés sur la construction d’appareils plus petits, plus rapides et plus puissants, mais peu ont pris en compte leur impact environnemental global.
Des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) tentent de changer cela. «Au cours de la prochaine décennie, la demande, le nombre et les types d’appareils ne feront qu’augmenter», a déclaré Udit Gupta, titulaire d’un doctorat. candidat en informatique à SEAS. « Nous voulons savoir quel impact cela aura sur l’environnement et comment nous, en tant que domaine, devrions réfléchir à la manière dont nous adoptons des pratiques plus durables. » Gupta, avec Gu-Yeon Wei, professeur Robert et Suzanne Case en génie électrique et informatique, et David Brooks, professeur en informatique de la famille Haley, présenteront un article sur l’empreinte environnementale de l’informatique au Symposium international de l’IEEE sur Architecture informatique haute performance le 3 mars 2021.
La recherche SEAS fait partie d’une collaboration avec Facebook, où Gupta est stagiaire, et l’Arizona State University. L’équipe a non seulement exploré tous les aspects de l’informatique, de l’architecture de la puce à la conception du centre de données, mais a également cartographié toute la durée de vie d’un appareil, de la fabrication au recyclage, pour identifier les étapes où les émissions se produisent le plus.
L’équipe a constaté que la plupart des émissions liées aux équipements mobiles et de centre de données modernes proviennent de la fabrication de matériel et de l’infrastructure. « Une grande partie de l’accent a été mis sur la façon dont nous réduisons la quantité d’énergie utilisée par les ordinateurs, mais nous avons constaté qu’il est également très important de penser aux émissions provenant de la seule construction de ces processeurs », a déclaré Brooks. «
Si la fabrication est vraiment importante pour les émissions, pouvons-nous concevoir de meilleurs processeurs? Pouvons-nous réduire la complexité de nos appareils afin de réduire les émissions de fabrication? »
Prenons l’exemple de la conception des puces. Les puces d’aujourd’hui sont optimisées pour la taille, les performances et la durée de vie de la batterie. La puce typique est d’environ 100 millimètres carrés de silicium et abrite des milliards de transistors. Mais à tout moment, seule une partie de ce silicium est utilisée. En fait, si tous les transistors étaient allumés en même temps, l’appareil épuiserait sa batterie et surchaufferait.
Ce soi-disant silicium noir améliore les performances et la durée de vie de la batterie d’un appareil, mais il est extrêmement inefficace si l’on considère l’empreinte carbone nécessaire à la fabrication de la puce. « Vous devez vous demander quel est l’impact carbone de cette performance supplémentaire », a déclaré Wei.
« Le silicium noir offre une amélioration de l’efficacité énergétique, mais quel est le coût en termes de fabrication? Existe-t-il un moyen de concevoir une puce plus petite et plus intelligente qui utilise tout le silicium disponible? C’est un problème vraiment complexe, intéressant et passionnant. »
Les mêmes problèmes sont confrontés aux centres de données. Aujourd’hui, les centres de données, dont certains couvrent plusieurs millions de pieds carrés, représentent 1% de la consommation mondiale d’énergie, un nombre qui devrait augmenter. Alors que le cloud computing continue de croître, les décisions sur l’emplacement d’exécution des applications – sur un appareil ou dans un centre de données – sont prises en fonction des performances et de l’autonomie de la batterie, et non de l’empreinte carbone. «Nous devons nous demander ce qui est plus écologique, exécuter des applications sur l’appareil ou dans un centre de données», a déclaré Gupta.
« Ces décisions doivent optimiser les émissions mondiales de carbone en tenant compte des caractéristiques des applications, de l’efficacité de chaque périphérique matériel et des différents réseaux électriques au cours de la journée. »
Les chercheurs mettent également au défi l’industrie de se pencher sur les produits chimiques utilisés dans la fabrication. L’ajout de l’impact environnemental aux paramètres de la conception informatique nécessite un changement culturel massif à tous les niveaux du domaine, des étudiants de premier cycle en informatique aux PDG.
À cette fin, Brooks s’est associé à Embedded EthiCS, un programme de Harvard qui intègre les philosophes directement dans des cours d’informatique pour enseigner aux étudiants comment réfléchir aux implications éthiques et sociales de leur travail. Brooks inclut ce printemps un module EthiCS intégré sur la durabilité informatique dans COMPSCI 146: Computer Architecture. Les chercheurs espèrent également s’associer à des professeurs de sciences et d’ingénierie de l’environnement de SEAS et du Harvard University Center for the Environment pour explorer comment adopter un changement au niveau politique.
« L’objectif de cet article est de sensibiliser à l’empreinte carbone associée à l’informatique et de mettre au défi le domaine d’ajouter l’empreinte carbone à la liste des mesures que nous prenons en compte lors de la conception de nouveaux processus, de nouveaux systèmes informatiques, de nouveaux matériels et de nouvelles façons d’utiliser Nous avons besoin que ce soit l’un des principaux objectifs du développement de l’informatique en général », a déclaré Wei.
