Informatique respectueuse du carbone : prochaine percée verte ou nouveau greenwashing ?

Par Ismaël Velasco

Un article tendance sur Hackernoon publié en octobre 2022 par la Green Software Foundation a sans doute placé pour la première fois l'informatique « sensible au carbone » sur le radar de la communauté des développeurs grand public. L'informatique respectueuse du carbone fait référence à l'exécution de vos tâches de calcul quand et où le réseau électrique est alimenté par des énergies renouvelables. L'article de Hackernoon a coïncidé avec le premier hackathon de logiciels conscients du carbone au monde, soutenu par des sociétés comme Intel, Microsoft, Globant, UBS, Accenture, Goldman Sachs, et bien d'autres encore. L’informatique respectueuse du carbone est entrée dans la phase de déclenchement technologique du cycle de battage médiatique de Gartner , et tous les signes indiquent une accélération rapide de son adoption à grande échelle.

Divulgation complète, j'ai été l'un des contributeurs à l'article Hackernoon 2022 et j'ai également servi de mentor pour le hackathon Carbon Hack, où j'ai rencontré des collègues formidables et j'ai été exposé à des solutions merveilleusement innovantes. Plusieurs des projets gagnants ont rejoint le laboratoire d’incubation de la Fondation Adora et restent encore aujourd’hui des collaborateurs inspirants. Mais en regardant sous le capot, les preuves me suggèrent que la plupart des mises en œuvre soucieuses du carbone génèrent actuellement, au mieux, des avantages de réduction de carbone faibles, voire nuls, et qu'au pire, elles pourraient bien augmenter les émissions de carbone et présenter des dangers pour l'électricité locale et nationale. grilles. Cela risque également de devenir, ou est déjà, un effort de greenwashing, alors que les grandes technologies accélèrent l’adoption et la commercialisation de l’informatique sensible au carbone sans aucune mention de ses limites ou des risques de conséquences inattendues.

Voici quelques exemples de l'adoption par les Big Tech de modèles soucieux du carbone :

• Google : mise en place d' un cloud computing soucieux du carbone .

• Microsoft : déploiement de mises à jour logicielles respectueuses du carbone pour Xbox et Windows 11 .

• Apple : Aux États-Unis, les iPhones disposent d'une fonction de recharge respectueuse du carbone .

• IA : des approches tenant compte du carbone sont en cours de discussion pour la mise en œuvre de l'apprentissage automatique , prenant un nouvel élan avec l'avènement de modèles génératifs comme ChatGPT.

• Blockchains : avec Bitcoin à l'avant-garde, ont adopté des modèles sensibles au carbone , d'une manière plus complexe.

• L’informatique open source respectueuse du carbone est recommandée et expliquée dans le cours généralement fantastique Green Software for Practitioners proposé gratuitement par la Linux Foundation, mais sans les étiquettes d’avertissement qui font l’objet de cet article.

  
  

L’objectif de cet article est de suggérer que même s’il est utile d’explorer et même de promouvoir l’informatique sensible au carbone, cela doit être fait avec beaucoup plus de rigueur et de transparence.

L’informatique responsable et soucieuse du carbone a le potentiel de contribuer à l’écologisation des émissions des technologies, mais il est inadmissible de poursuivre dans cette voie sans prendre en compte les risques ; démontrer les mesures d’atténuation et l’impact réel ; et fournir des étiquettes d'avertissement dans son marketing et sa promotion.

Aperçu du contenu

Cet article est divisé en huit sections. Ils s’appuient les uns sur les autres mais peuvent être lus individuellement.

1. Houston nous avons un problème

2. Ce que les ingénieurs logiciels doivent savoir sur le fonctionnement de la grille

3. Quel est alors le problème avec les logiciels sensibles au carbone ?

4. Quand un logiciel sensible au carbone a-t-il un sens ?

5. Propositions pour une informatique responsable et soucieuse du carbone

6. L’éléphant dans la pièce : la demande informatique croissante

7. Où pouvons-nous prendre conscience du carbone à partir d’ici ? Présentation de l'informatique compatible avec les grilles

8. Que pouvez-vous faire pour aider ?

   
   

1. Houston, nous avons un problème

L'exécution de tâches de calcul quand et où le réseau électrique est alimenté par des énergies renouvelables doit signifier que les émissions associées à l'exécution de ce code sont réduites. L'utilisation d'électricité renouvelable « propre » signifie, par définition, qu'elle ne consomme pas d'énergie fossile « sale ».

Si nous rendons tous nos logiciels sensibles au carbone, en les programmant pour qu'ils fonctionnent quand et où le réseau électrique est alimenté principalement par des sources renouvelables, alors nous pouvons sûrement être sûrs que nous avons réduit de manière efficace et innovante notre impact environnemental. Droite?

Cela semble aller de soi, et la communauté de l’informatique verte semble généralement d’accord. Nous sommes à toute vapeur et l’informatique respectueuse du carbone est actuellement adoptée à grande échelle par les grandes technologies. On y arrive, alors, n'est-ce pas ?

Pas si vite.

• Qui a réellement pris le temps de confirmer si ces affirmations apparemment évidentes sont vraies ?

• La programmation de notre logiciel pour rechercher de manière réactive des périodes et des emplacements avec une électricité à plus faible intensité carbone fait-elle réellement une différence tangible ?

• Où sont les études qui peuvent le prouver ?

• Si ces modèles sont mis en œuvre à grande échelle, le secteur technologique peut-il légitimement affirmer qu’il a réellement contribué à réduire les émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO2) ?

  
  

Après tout, le secteur des TIC doit être sur la bonne voie pour réduire ses émissions de carbone de 45 % en 2030 pour être conforme aux objectifs de l’Accord de Paris visant à limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C.

Ceux d’entre nous qui ont écrit ceci ont fait une pause pour poser ces questions. Nous reconnaissons que nous ne sommes pas les premiers à l'avoir fait [ 1 ] [ 2 ].

Sur la base de notre exploration, nous pensons qu’il existe des preuves démontrant que les approches actuelles soucieuses du carbone pourraient être pour la plupart futiles. De plus, ils pourraient en fait augmenter les émissions, tout en jetant les bases de la prochaine génération de greenwashing dans les grandes technologies. Du côté positif, les données suggèrent également qu’il existe des moyens de mettre en œuvre de telles approches avec une plus grande probabilité de réduire les émissions et d’éviter les effets pervers. Dans cette optique, nous pensons que notre grande surveillance collective consiste à omettre toute mention des ÉNORMES mises en garde concernant l’informatique soucieuse du carbone.

Nous explorons ces préoccupations et mises en garde. Nous commençons par reconnaître les détails techniques du fonctionnement pratique des réseaux électriques. Nous examinons ensuite comment les approches logicielles actuelles soucieuses du carbone ne semblent pas prendre en compte ces réalités. Nous examinons ensuite les questions plus importantes en jeu, à savoir celles auxquelles le secteur technologique doit faire face pour réaliser des réductions significatives. L'article se termine en proposant une itération des lignes directrices actuelles en matière de prise en compte du carbone pour une mise en œuvre plus responsable et efficace, que nous appelons « l'informatique sensible au réseau ».

[1] - https://github.com/Green-Software-Foundation/carbon-aware-sdk/issues/222

[2] - https://adrianco.medium.com/dont-follow-the-sun-scheduling-compute-workloads-to-chase-green-energy-can-be-counter-productive-b0cde6681763

2. Ce que les ingénieurs logiciels doivent savoir sur le fonctionnement de la grille

Qu'y a-t-il de si mal à déplacer les charges de calcul en réponse à l'intensité carbone ? Pour répondre à cette question, nous devons commencer par avoir une vue d’ensemble du fonctionnement pratique des réseaux électriques. Une fois que nous aurons compris cela, nous pourrons commencer à voir où se situent les problèmes.

Concrètement, comment fonctionnent les réseaux électriques ?

La quantité d'électricité disponible sur le réseau ne fluctue pas librement. Elle est contrôlée et planifiée à l'avance afin que, chaque jour donné, il y ait une quantité constante d'électricité disponible à utiliser (c'est-à-dire l'approvisionnement). Il existe également des contrôles pour garantir une quantité constante d’électricité utilisée (c’est-à-dire la demande). Un objectif clé pour ceux qui gèrent un réseau est de surveiller ces deux aspects, l’offre et la demande, et de s’assurer qu’ils sont en équilibre .

Tout déséquilibre provoque de graves problèmes , généralement provoqués par un changement de fréquence. Lorsque la fréquence augmente ou diminue soudainement, cela peut endommager l'équipement électrique et finalement provoquer des baisses de tension et des pannes d'électricité.

La demande attendue pour un jour donné est prédite à l’aide de données. Cela permet aux gestionnaires du réseau de garantir qu’il y a suffisamment d’électricité disponible. Il n’y a généralement pas de grandes différences de demande d’un jour à l’autre. Il y a des fluctuations quotidiennes lorsque les gens se lèvent, se couchent, etc. Mais c'est généralement assez prévisible.

Les différences saisonnières ont également un impact sur la demande. Par exemple, la demande est plus forte pendant les mois d’hiver, car les journées sont plus courtes et plus froides, ce qui signifie que les gens ont besoin de plus de lumière et de chaleur. Mais là encore, les données disponibles nous permettent de prédire ces fluctuations de manière prévisible.

Équilibrer l’offre et la demande

L'approvisionnement en électricité est produit par trois moyens principaux :

1. Combustibles fossiles comme le pétrole, le charbon et le gaz
2. Nucléaire
3. Énergies renouvelables telles que l’énergie solaire, éolienne, hydroélectrique et géothermique

Les proportions d'électricité produites par chacun sont appelées mélange de combustibles .

Référence rapide : Mélange de carburants

Sources combinées à partir desquelles l'électricité a été produite. Le mix énergétique moyen varie d’un réseau à l’autre.

Cette représentation provient de https://ourworldindata.org/electricity-mix

Il varie également dans chaque réseau local, souvent sur une base horaire. Chaque jour, les énergies renouvelables ne représenteront, dans la plupart des endroits, qu’une fraction de l’approvisionnement quotidien. Le reste sera constitué de la combustion de combustibles fossiles.

Il existe deux scénarios dans lesquels il serait nécessaire que les responsables de l’équilibrage du réseau prennent des mesures pour garantir que l’offre et la demande restent équilibrées.

1. Une diminution de la demande – il faut moins d'énergie par rapport à ce qui est produit.
2. Une augmentation de la demande – il faut plus d'énergie par rapport à ce qui est produit.

Utilisons quelques exemples hypothétiques et simplistes pour illustrer les options couramment utilisées pour répondre à ces scénarios.

Gérer les baisses de demande

Le scénario : C'est une nuit d'hiver à Paris, et à 20 heures, tout le monde éteint simultanément ses lumières.

C'est inattendu. Il y aurait trop d'énergie mise sur le réseau, mais cette énergie n'aurait nulle part où aller parce qu'il n'y a pas de demande pour elle.

Option 1 : réduction

Pour maintenir l’équilibre entre l’offre et la demande, une réponse consiste à diminuer la quantité de l’offre. C'est ce qu'on appelle la réduction .

Référence rapide – Réduction

La réduction est une réduction de la production d'un générateur par rapport à ce qu'il pourrait autrement produire compte tenu des ressources disponibles, généralement sur une base involontaire. Cela peut se produire pour équilibrer l’offre et la demande d’énergie, ou en raison de contraintes de transport. Wikipédia .

Que se passe-t-il : La manière la plus courante de réduire l’électricité est de baisser le prix. Cela vise à inciter les fournisseurs à produire moins, ce qui signifierait qu’ils « réduiraient » ou supprimeraient certaines sources d’approvisionnement.

Cela signifie que les fournisseurs d’énergie doivent prendre une décision à la fois économique et pratique. L’aspect pratique vient du fait que toutes les sources d’énergie n’augmentent pas ou ne diminuent pas avec la même facilité. Le tableau ci-dessous, comparant les sources d’énergie, devrait vous aider à comprendre pourquoi.

Dans notre exemple, Paris est située sur le réseau français qui est largement alimenté par l'énergie nucléaire . Cette source d’énergie réagit lentement aux changements brusques de la demande. Ainsi, il pourrait y avoir des scénarios dans lesquels l’offre pourrait être supérieure à la demande, et le réseau serait toujours déséquilibré.

Option 2 : stockage

Les fournisseurs pourraient chercher à stocker des réserves supplémentaires dans des batteries, des centrales hydroélectriques pompées ou d’autres mécanismes.

Que se passe-t-il : Le stockage de l’offre excédentaire dans des batteries ou par pompage d’énergie hydraulique est un autre levier qui peut être actionné pour équilibrer le réseau. En dirigeant l’offre supplémentaire vers un lieu de stockage, les opérateurs peuvent gagner du temps pour ajuster l’offre globale afin de répondre à la nouvelle demande, plus faible.

Lorsque la demande redevient élevée, l’énergie stockée peut être réintroduite sur le réseau de manière contrôlée.

Mais que se passe-t-il si le stockage n’est pas suffisant ou n’est pas disponible sur une grille ? Il existe une dernière option disponible pour maintenir l’équilibre des choses.

Option 3 : Créer une demande artificielle

Le réseau utilise des incitations pour augmenter artificiellement la consommation d’électricité afin d’augmenter la demande et de répondre à l’excédent restant de l’offre. C'est ce qu'on appelle la gestion de la demande .

Que se passe-t-il : Le réseau incite les entreprises, même si récemment certains programmes axés sur les consommateurs ont été testés, à augmenter leur consommation d'électricité au-delà de ce dont elles pourraient normalement avoir besoin. Très probablement grâce à un tarif spécial offrant une électricité moins chère à ces périodes. Ce faisant, le réseau peut gonfler la demande d’électricité au point de parvenir à un nouvel équilibre entre l’offre et la demande.

Par conséquent, il est très peu probable que des baisses imprévues de la consommation d’électricité, comme dans l’exemple de l’éclairage de Paris, aboutissent à une réduction équivalente des émissions. Au-delà d’une plage très spécifique et légalement obligatoire, le réseau compense les baisses imprévues d’une manière qui annule les économies. La quantité nette d’émissions d’un jour donné sera à peu près la même dans presque tous les cas.

Des recherches et des discussions intéressantes sont en cours sur la manière dont les centres de données peuvent faire partie des solutions ici. Un bon exemple pour plonger dans une grille étirée ? Gestion de la demande énergétique des centres de données et de la capacité du réseau , publié en octobre 2023.

Gérer les pics de demande

Le scénario : C'est une nuit d'été inhabituellement chaude à Tokyo, et à 20 heures, tout le monde allume simultanément sa climatisation.

C'est inattendu. Il y aurait trop de demande d'énergie, c'est-à-dire trop de demande, et pas assez d'offre d'énergie pour y répondre.

Options : Les techniques de gestion de ces augmentations soudaines sont en grande partie inverses de celles décrites ci-dessus.

• Augmenter le prix pour inciter les fournisseurs à approvisionner davantage le réseau. Rappelez-vous du tableau ci-dessus que les énergies renouvelables et le nucléaire ne évoluent pas facilement. Ainsi, l’offre lors de pics de demande imprévus provient souvent de sources de combustibles fossiles, qui produisent davantage d’émissions de carbone.

• Utilisez tout ce qui est disponible en stockage – des batteries ou de l’hydroélectricité pompée.

• Offrir des incitations pour réduire artificiellement la demande.

  
  

Par conséquent, des pics imprévus de consommation d’électricité, comme l’exemple du climatiseur à Tokyo, sont très susceptibles d’entraîner une augmentation des émissions. Cela s’explique par la nécessité pour les fournisseurs d’énergie d’augmenter rapidement leur offre pour répondre à la demande et par le fait que cela se fait plus facilement en utilisant des sources d’énergie fossiles – souvent du gaz, parfois du charbon.

Éviter les pics et les creux imprévus

Nous pouvons en déduire que les pics ou les baisses imprévus de la demande ne sont pas bons pour les réseaux. Les chutes imprévues ne réduisent pas réellement la quantité d’électricité produite et n’ont donc aucun impact net. Il faut faire face à des poussées imprévues et cela se traduit généralement par une accélération de la production de combustibles fossiles.

De plus, le simple fait d’augmenter ou de réduire rapidement l’offre ajoute des émissions supplémentaires. De nombreuses sources d'énergie sont conçues pour des conditions stables, de sorte que des changements soudains peuvent conduire à un fonctionnement inefficace. La montée en puissance peut également mettre en service des usines plus anciennes et moins efficaces. Celles-ci sont utilisées comme « centrales de pointe » pour répondre aux brusques augmentations de la demande. Les processus de démarrage et d’arrêt peuvent également être très intensifs.

Tout cela signifie des émissions supplémentaires en plus de la production elle-même d’électricité supplémentaire. Il est peut-être mineur et atténué par le passage à l’alimentation par batterie, mais constitue néanmoins un effet négatif supplémentaire de ce scénario.

3. Quel est alors le problème avec les logiciels sensibles au carbone ?

Passons maintenant à l'exploration du fonctionnement du réseau en conjonction avec les modèles actuels de logiciels sensibles au carbone.

Comment le réseau et les logiciels sensibles au carbone s'interfacent

Jusqu’à présent, les techniques logicielles soucieuses du carbone se sont concentrées sur les opportunités présentées par la modification des mix énergétiques du côté de l’offre. Comme nous l'avons vu ci-dessus, une gestion efficace du réseau consiste à maintenir un équilibre. Perturber cet équilibre a des conséquences, et pour la plupart, l’impact se traduit par une augmentation des émissions de carbone.

Référence rapide – Calcul décalé dans le temps

Rechercher le moment de la journée où l'électricité sera la plus verte, par exemple lorsqu'il y a le moins de combustibles fossiles dans le mix énergétique, et définir les tâches de calcul à exécuter à ce moment-là. Cela signifie que l'heure de la journée à laquelle les tâches sont exécutées est dynamique et change fréquemment.

⏱ Gestion du réseau et décalage horaire « carbone-aware »

Utilisons un exemple simple pour illustrer ce concept. Supposons que vous exécutiez chaque jour une seule tâche de sauvegarde de base de données planifiée. Vous décidez de modifier l'heure prévue d'exécution de cette tâche en fonction de la composition du réseau pour un jour donné. L'électricité nécessaire à l'exécution de ce calcul sera déjà prise en compte dans la planification quotidienne de la demande d'électricité de votre réseau.

Supposons maintenant qu'au cours d'une journée, votre réseau local produise 100 tonnes de CO2 en générant l'électricité qu'il fournit. Et, au cours d'une journée, votre réseau local fournit de l'électricité avec le mix suivant :

N'oubliez pas que le réseau a déjà planifié toute la demande prévue pour cette journée. Sur cette base, il produit de l'électricité qui génère 100 tonnes de CO2. Par conséquent, chaque fois que vous choisissez d'exécuter votre tâche de sauvegarde, 100 tonnes de CO2 seront toujours générées par le réseau pour cette journée.

Changer le moment de votre travail pour qu'il soit exécuté l'après-midi, lorsque le mélange d'énergies renouvelables est le plus élevé, ne change pas réellement les émissions de la journée. En exécutant votre travail de calcul habituel pendant cette fenêtre renouvelable, vous avez simplement déplacé les émissions quotidiennes, pas les avez réduites.

Référence rapide – Déplacement des émissions

Se produit lorsque les émissions sont réduites avec succès à partir d’une source ou dans une zone, mais entraîne en même temps une augmentation des émissions à partir d’une autre source ou zone.

Une bonne analogie serait celle d’un train dont certains wagons sont « verts » et d’autres « sales ». Si vous prenez quand même le train et passez à un wagon vert, vous n'affectez pas la charge globale du train dans son ensemble. À la place, quelqu’un d’autre voyagera dans la voiture sale. Les émissions de ce train en circulation sont toujours exactement les mêmes.

Le déplacement zéro carbone nécessite une analyse stricte de l’ensemble d’un écosystème de réseau pour s’assurer qu’aucune énergie supplémentaire basée sur les combustibles fossiles n’est forcée à utiliser avant de pouvoir être revendiquée.

En fait, votre décalage horaire peut entraîner la génération de plus de 100 tonnes de CO2 pour la journée. En effet, ce jour-là, l’après-midi, la demande est également forte. En décidant de décaler votre tâche de sauvegarde pour qu'elle s'exécute à ce moment-là, vous ajouterez une demande supplémentaire (non planifiée) sur la grille. En conséquence, il faudra peut-être rapidement augmenter l’offre supplémentaire pour équilibrer le réseau. Comme nous l’avons vu plus tôt, cet approvisionnement supplémentaire proviendra très probablement d’une source d’énergie fossile.

Le décalage temporel peut également conduire à une instabilité du réseau en raison de ces fluctuations constantes de la demande.

Jusqu’à présent, aucun gain réel n’a été réalisé. Vous n’avez pas contribué à réduire les émissions de carbone. Opérant en tant qu'individu, vous n'avez probablement pas été beaucoup impacté par votre approche de décalage temporel. Cependant, les choses peuvent devenir dangereuses si cela est fait à grande échelle. Mais il existe des façons d'affiner le décalage temporel pour le rendre réellement utile, ce que nous aborderons.

🌍 Gestion du réseau et délocalisation « consciente du carbone »

Référence rapide – Calcul par déplacement de localisation

Recherchez des réseaux dotés d'un mélange de combustibles plus écologiques que votre réseau local et envoyez des tâches de calcul exécutées sur des serveurs de ce réseau plutôt que sur le vôtre.

Pour illustrer cette idée, imaginons que vous soyez une société mondiale fictive appelée Stoogle Tech. Chaque branche nationale doit sauvegarder quotidiennement ses bases de données. Imaginez maintenant que chaque succursale détecte que le réseau local de Lisbonne fonctionne actuellement avec 80 % d'énergies renouvelables et 20 % de combustibles fossiles, et qu'elles décident toutes indépendamment d'envoyer leurs tâches de secours pour y fonctionner.

Soudain, le réseau de Lisbonne subit une forte demande supplémentaire. La demande du jour ne sera plus celle attendue à 100 %, mais disons à 110 %.

Le problème est qu'il n'y a encore que 80 % d'énergie renouvelable disponible sur le réseau local de Lisbonne. Afin de maintenir l’équilibre entre la demande et l’offre d’électricité, Lisbonne couvrira très probablement ces 10 % supplémentaires avec des combustibles fossiles. L'initiative internationale de relocalisation soucieuse du carbone vient d'ajouter des émissions supplémentaires au réseau de Lisbonne.

Un effet de déplacement est à nouveau constaté. Ces travaux informatiques ont déplacé les émissions de tous les autres pays vers le Portugal, pour les mêmes émissions nettes à l'échelle mondiale. Ou l'a-t-il ?

En fait, c'est probablement pire que ça. L’augmentation de la demande à Lisbonne et la stimulation d’une consommation de combustibles fossiles supérieure à la moyenne ont entraîné une augmentation nette des émissions de CO2. De plus, la demande d’électricité de chacune des régions locales n’a peut-être pas réellement diminué en raison du déplacement des emplois. Les émissions de ces réseaux locaux sont toujours à peu près les mêmes. La consommation nette mondiale d’électricité a augmenté, tout comme les émissions de CO2.

Les implications s’aggravent à mesure que les choses évoluent. Imaginez maintenant non seulement Stoogle Tech, mais aussi Bircosoft Tech, Wapple Tech et Macebook Tech qui prennent tous le train du changement d'emplacement. Disons que tous leurs serveurs disponibles sont alimentés par des réseaux nationaux. Soudain, la demande en électricité de Lisbonne atteint 120 % et la demande du réseau local chute.

Les travaux informatiques en déplacement ne font aucune différence positive dans cet exemple, tout comme le déplacement dans le temps, mais ils ajoutent des émissions et risquent potentiellement d'instabilité du réseau pour d'autres. À cet égard, les efforts bien intentionnés des entreprises sont pires que ceux de celles qui se contentent de gérer leurs emplois quand elles en ont envie, ou mieux encore de les gérer de manière prévisible.

La localisation peut-elle vraiment briser le réseau ?

Les pics à la hausse et à la baisse de la demande d’électricité liée à l’informatique peuvent en effet briser les réseaux, en particulier ceux les moins résilients. Cela s'est déjà produit au Venezuela , en Iran , en Géorgie et au Kazakhstan , entre autres, lorsque l'exploitation minière de Bitcoin a créé une augmentation équivalente de la demande d'électricité spécifique à l'informatique.

En fin de compte, les problèmes varient d’un réseau à l’autre et dépendent de la résilience de chaque réseau. Pour causer des problèmes, il faudrait une forte hausse dans des réseaux très diversifiés, comme l’Europe, ou dans des réseaux qui ont massivement investi dans le stockage, comme la Californie. Mais cela pourrait être assez modeste et avoir de graves conséquences dans des réseaux moins résilients comme l’Australie du Sud, avec moins d’interconnexions de réseau et moins d’énergie fossile pour les réponses à l’offre, ou en Inde ou en Afrique du Sud, avec moins de diversité énergétique.

Le point clé est que le simple fait de lire « x tâche informatique est programmée pour s’exécuter au moment et à l’endroit où le réseau est le plus vert » ne doit pas être considéré comme signifiant qu’elle a réduit les émissions de quelque manière que ce soit, et qu’elle pourrait avoir des effets pervers.

4. Quand un logiciel sensible au carbone a-t-il un sens ?

Soyons tout à fait clairs sur la réponse à la question : « l’informatique soucieuse du carbone est-elle tout simplement mauvaise ? »

Non. Nous n’avons pas l’intention de dénigrer les concepts fondamentaux des logiciels sensibles au carbone.

Le concept de base selon lequel le déplacement des tâches informatiques pour répondre à l’électricité disponible est solide.

La critique est que les approches actuelles n’appliquent jamais d’étiquettes d’avertissement.

Nous oublions de mentionner que les changements d’heure et de lieu ne sont utiles que dans certaines circonstances, futiles dans la plupart et potentiellement nuisibles dans d’autres. Il existe une hypothèse générale selon laquelle le changement d’heure et de lieu est un moyen plus écologique d’exécuter le calcul, sans vérification ni atténuation des risques.

Nous craignons que l'approche actuelle n'entrave en fait les efforts de développement durable du secteur technologique, même si elle vise à les aider. Premièrement, formuler le message selon lequel toute entreprise adoptant un changement d’heure et de lieu est désormais un peu plus écologique – une recette pour le greenwashing. Deuxièmement, en promouvant des modèles qui, s’ils sont adoptés à grande échelle sans aucune analyse ni atténuation des risques, sont susceptibles d’être néfastes.

Plus important encore, nous ne voyons pas de logiciels sensibles au carbone s'attaquer de manière significative à l'éléphant dans la pièce. Le défi environnemental de l’informatique n’est pas principalement celui de l’optimisation énergétique mais celui de la demande énergétique.

Pendant la majeure partie d’un siècle, la quantité d’électricité consommée par le même travail informatique a diminué de façon exponentielle. Cela devrait en théorie signifier que le secteur technologique est plus vert qu’il ne l’a jamais été. Mais ces gains extraordinaires en termes d'efficacité ont été éclipsés par l'augmentation de la demande en électricité informatique .

L’informatique sensible au carbone est une nouvelle forme d’optimisation. Il vise à réaliser essentiellement le même calcul en utilisant moins d’électricité d’origine fossile, en ciblant davantage d’énergies renouvelables. Mais les gains résultant d’une telle optimisation n’auront aucun sens si notre demande d’électricité augmente plus rapidement que nos gains d’optimisation.

Nous pensons qu'il existe un moyen de repenser l'informatique soucieuse du carbone pour répondre à la fois à l'optimisation et à la demande, et pas seulement apporter des améliorations cosmétiques au Business As Usual. Les dommages causés par le changement climatique incontrôlable aux populations du monde entier exigent que nous fassions mieux, et nous pensons que le secteur technologique dispose de suffisamment de ressources pour y faire face de manière significative .

Comment pouvons-nous faire fonctionner l’informatique soucieuse du carbone ?

La logique de l’approche consciente du carbone peut effectivement réduire les émissions de deux manières.

Première approche : calcul en décalage temporel ou en déplacement jusqu'au moment où la demande est naturellement faible, puis utilisation d'une électricité qui autrement serait réduite. Cette approche est très proche de l’approche actuelle, mais elle donne la priorité à la demande d’électricité plutôt qu’au mix électrique.

Deuxième approche : faire fonctionner les travaux informatiques avec de l'électricité renouvelable qui s'ajoute au réseau. Le résumé le plus court et faisant autorité de ce raisonnement est issu d’une enquête de la Maison Blanche sur le minage de cryptomonnaies (voir page 24). La partie pertinente dit :

"Il existe deux manières principales... l'utilisation de l'électricité du réseau entraînerait zéro émission directe de GES :

1. construire ou contracter de nouvelles sources d’électricité propre ou
2. en utilisant l’électricité renouvelable existante qui serait autrement réduite par le réseau.

Lorsque... l'électricité [provient] de sources renouvelables existantes, elle déplace les émissions de GES à court terme, déplaçant les utilisateurs de sources renouvelables vers des sources de combustibles fossiles. En effet, le charbon et le gaz naturel fournissent souvent de l’électricité pour chaque unité supplémentaire d’électricité demandée aux États-Unis. Comme la quantité de sources renouvelables reste constante, mais que la demande d’électricité augmente, une quantité supplémentaire d’énergie fossile sera probablement distribuée. Ce déplacement n’entraîne aucun changement net ou une augmentation des émissions mondiales totales grâce à un processus appelé fuite.

Sur la base de ce qui précède, nous avons 3 propositions pour une nouvelle approche de l'informatique sensible au carbone, afin de maximiser ses impacts positifs et d'atténuer ses risques, dont deux que nous décrivons dans cette section.

5. Propositions pour une informatique responsable et soucieuse du carbone

Proposition 1 : Donner la priorité à l’intensité de la demande plutôt qu’à l’intensité carbone et cibler uniquement les réseaux stables

Les périodes de faible demande coïncident très probablement avec des périodes d’énergie renouvelable excédentaire, qui autrement seraient réduites, c’est-à-dire gaspillées, pour maintenir la stabilité du réseau. C’est précisément le scénario dans lequel le décalage temporel et le déplacement se traduisent réellement par des réductions d’émissions grâce à l’informatique. Notre calcul fonctionne avec de l’électricité renouvelable que personne d’autre n’utilisera et ne générera donc pas d’émissions directes.

Comme nous l'avons expliqué dans ce que les ingénieurs logiciels doivent savoir sur le fonctionnement du réseau , cibler les périodes de faible demande présente des avantages environnementaux intrinsèques, indépendamment de la part du réseau qui fonctionne avec des énergies renouvelables. Il peut contribuer à aider le réseau à éviter les montées en puissance/descendements et à contribuer à la stabilité du réseau, ce qui présente tous deux des avantages environnementaux, sociaux et économiques.

Si nous planifions notre calcul en fonction de la demande du réseau de manière hautement prévisible et stable, nous ne créons pas de pics quotidiens imprévisibles et nous maximisons les chances de fonctionner avec des énergies renouvelables autrement réduites et de réduire réellement nos émissions.

En quoi est-ce différent de l’approche dominante actuelle consistant à cibler des périodes à faible intensité carbone sur le réseau ?

À titre d’exemple, une zone dotée d’une solide infrastructure solaire pourrait bénéficier d’un mix énergétique plus vert pendant les périodes les plus ensoleillées et les plus chaudes de la journée. C’est également à ce moment-là que les gens pourraient être au travail, ce qui donnerait à la fois un mélange plus vert et une demande moyenne. À ce moment-là, l’énergie solaire sera pleinement utilisée et il n’y aura pas d’excédent ni de réduction. Une API d'intensité carbone pourrait suggérer que 11 heures du matin est un bon moment pour exécuter votre calcul, mais cela ne réduira pas du tout les émissions. Cela pourrait ne faire aucune différence ou, si la demande en électricité des tâches informatiques est suffisamment importante à 11 heures du matin en réponse à cette API, la probabilité de nécessiter des combustibles fossiles supplémentaires est bien plus grande, ce qui signifie que vous ajoutez des émissions.

En outre, étant donné que l'approvisionnement en énergies renouvelables, contrairement à la demande d'électricité, est très imprévisible, le fait de synchroniser de nombreux calculs pour qu'ils se déclenchent lorsque l'intensité carbone du réseau est faible ajoutera de l'imprévisibilité au réseau, risquant d'être instable, augmentant considérablement les risques d'effets pervers, environnementaux, sociaux et économique.

Cela veut dire qu’il n’existe pas de scénario évident dans lequel cibler les périodes de faible demande n’est pas positif pour l’environnement, mais il existe de nombreux scénarios dans lesquels cibler l’intensité carbone du réseau sera inefficace ou nuisible.

Une approche axée sur la demande n’est pas incompatible avec les approches et les outils actuels de sensibilisation au carbone.

Une fois que nous avons donné la priorité aux périodes de faible demande, nous pouvons toujours utiliser les API ou les sources de données existantes pour cibler les déclencheurs de faible intensité carbone.

Dans ce scénario, nos tâches de calcul ne fonctionneraient jamais à 11 heures du matin, même si l’intensité carbone du réseau est faible, car nous saurions que les chances de réduction sont faibles. Mais ils pourraient fonctionner à 4 heures du matin en cas de tempête venteuse, et non à 5 heures du matin lorsque les vents se sont calmés, maximisant encore plus la probabilité de fonctionner avec une énergie autrement réduite et réduisant nos émissions.

Ces approches ne sont pas incompatibles. Et si nous recherchions d’abord les réseaux qui ont actuellement une faible demande ET ensuite ceux avec une période de production d’électricité renouvelable naturellement élevée ?

Les étiquettes d'avertissement restent

Ce qui précède a du mérite lorsqu’il se produit à une échelle relativement petite. Mais si tout le monde faisait ça en même temps ? Ensuite, nous sommes toujours confrontés au problème de la création de pics de demande, l’une de nos principales préoccupations concernant les approches actuelles. Qu'il s'agisse simplement d'un changement de temps ou d'un changement de lieu, à grande échelle, cette approche axée sur une faible demande est considérablement plus sûre que l'actuelle, mais elle comporte néanmoins des risques qui doivent être évalués et atténués.

Un appel à l'innovation

Réfléchir aux défis d’une demande à grande échelle et d’une informatique soucieuse du carbone comporte des risques, mais aussi des opportunités. L’étape actuelle est expérimentale, fragmentée et dispersée. Mais il est possible d’aller encore plus loin et d’imaginer un objectif à long terme. Faisons en sorte que nos tâches de calcul et leur infrastructure sous-jacente s'interfacent avec les grilles de manière systémique et fassent partie de la solution plutôt que du problème. Ces idées relèvent du domaine de la gestion de la demande , que nous abordons dans ce que les ingénieurs logiciels doivent savoir sur le fonctionnement du réseau .

De nombreuses expériences sont en cours dans ce domaine, certaines à une échelle significative, mais nous avons besoin d'une vision plus holistique aux niveaux politique, commercial, technique, opérationnel et infrastructurel de ce qui est possible, de ce qui est nécessaire et de ce à quoi cela devrait ressembler. . En interagissant avec les systèmes de gestion du réseau, idéalement, de manière automatisée, collaborative et démocratique, nous pourrions exploiter les synergies entre les défis de gestion de la demande liés à l'augmentation de l'électricité renouvelable et à la réduction des émissions liées au calcul.

La démocratie est ici la clé, car nous avons tous un intérêt, sommes et serons touchés par ces interactions. Cela ne peut pas être uniquement le domaine des acteurs de la Big Tech. Nous avons tous besoin d’avoir la possibilité de participer grâce à des normes et des protocoles open source ainsi qu’à l’engagement et à la participation du public.

Nous explorons ces idées plus en détail en abordant l’éléphant dans la pièce.

Proposition 2 : exécuter le calcul sur une énergie renouvelable véritablement additive

TL;DR :

Pour être efficace, l’informatique doit cibler les sources d’énergie verte qui sont en fait additives, et aborder et atténuer de manière transparente les risques d’effets pervers.

Il existe deux manières courantes de calculer l’énergie renouvelable additive.

Référence rapide – Énergie renouvelable additive

L’électricité renouvelable « additive » ou « supplémentaire » signifie que votre achat finance une nouvelle électricité renouvelable qui n’existerait pas autrement. Il s'agit également d'appliquer le principe d'« additionnalité » à la production d'énergie renouvelable, en particulier sur les marchés du carbone .

Si votre ordinateur consomme 50 térawatts d’électricité et que vous payez pour de nouveaux panneaux solaires qui génèrent 50 térawatts d’électricité, vous obtenez l’additionnalité. Vous pouvez affirmer, en théorie, que votre calcul est neutre en émissions. En pratique , c'est moins évident , mais c'est l'idée générale.

Les marchés traditionnels du carbone vendent souvent des « crédits carbone » basés sur l'électricité renouvelable déjà existante. Dans ce scénario, il n’y a pas d’additionnalité. Vous revendiquez simplement la production d’énergie renouvelable existante comme étant la vôtre et vous confiez la responsabilité de la production d’énergie sale existante à quelqu’un d’autre. Cela ne réduit pas du tout les émissions.

Contrats d'achat d'électricité (PPA) et certificats d'énergie renouvelable (REC)

De nombreuses organisations utilisent principalement les marchés du carbone pour résoudre ce problème. Ceux-ci vendent à leur tour deux instruments principaux : les certificats d'énergie renouvelable (REC) et les contrats d'achat d'électricité (PPA).

Cela reste une approche très problématique. Pourquoi? Parce que la grande majorité des CER sont non additives .

Ils vous permettent d’adhérer au mix énergétique vert existant et de vous attribuer simplement le mérite de leur contribution. Mais vous n'avez aucun effet sur ce qu'on appelle « l'émissionnalité », qui présente des similitudes avec l' effet de déplacement .

Référence rapide – Émissionnalité

Les nouveaux projets d'énergies renouvelables ne réduisent pas toujours les émissions de l'atmosphère. La raison pour laquelle ils aident est qu’ils remplacent les centrales électriques à combustibles fossiles qui, autrement, continueraient à polluer.

Mais quels projets sont efficaces ? Cela peut varier considérablement d’un projet à l’autre ainsi que du mix énergétique du réseau auquel le projet sera connecté. Par exemple, l’ajout d’un contrat d’achat d’énergie solaire (PPA) supplémentaire en Californie réduit de plus en plus la production d’un mélange de centrales au gaz naturel et de parcs solaires existants. Mais l’ajout d’un nouveau PPA éolien dans le Wyoming réduit presque toujours la production d’une centrale au charbon, évitant ainsi davantage d’émissions. Cette pratique consistant à comparer et à agir sur les émissions évitées de différents projets d’énergies renouvelables est appelée « émissivité ».

Vous pouvez en savoir plus à ce sujet par WattTime , qui a popularisé le terme d'émissionnalité.

Les PPA sont couramment utilisés dans le monde des affaires, en particulier dansles centres de données . Les entreprises acheteurs concluent des accords avec des sociétés énergétiques promettant d'acheter l'électricité et les CER générées par le projet renouvelable pour une période de temps spécifique, souvent les 10 à 15 prochaines années.

Bien que les PPA soient souvent présentés comme un mécanisme essentiel, responsable de la crédibilité écologique d'une entreprise et central dans sa stratégie ESG , ils peuvent être trompeurs. Même si les PPA sont attribués à des projets d’énergies renouvelables particuliers, ils n’alimentent généralement pas directement les centres de données . En d’autres termes, ce n’est pas parce que des électrons verts sont produits que ces électrons alimentent directement le calcul au sein d’un centre de données – même s’ils sont souvent présentés comme tels . Il existe également un risque de double comptage .

Par conséquent, la meilleure mise en œuvre des marchés du carbone consiste à garantir que l'énergie renouvelable que vous achetez est additive .

Électricité renouvelable directe : intégrer le calcul distribué et l’électricité distribuée

Une deuxième version, plus rare, de l’additionnalité, mais bien plus efficace.

Au lieu d'acheter une infrastructure renouvelable à distance et de « comptabiliser » votre prétention d'être alimenté par des énergies renouvelables, alimentez votre ordinateur directement à partir de vos sources renouvelables.

Si votre ordinateur est directement alimenté par vos propres panneaux solaires ou éoliennes, etc., il n'y a pas de tour de passe-passe ni de projections statistiques complexes. Votre ordinateur est effectivement hors réseau dans la mesure où il est directement alimenté par vos sources renouvelables.

Bien que préférable en termes d’émissions, cette approche est difficile à mettre à l’échelle et risque d’avoir des effets pervers comme nous l’expliquons ci-dessous. L’informatique à grande échelle est aujourd’hui concentrée dans d’immenses centres de données. Pour alimenter directement un calcul aussi énorme, il faut des installations de production d'énergies renouvelables occupant d'énormes quantités de terre et d'eau, autour d'une occupation déjà énorme des terres des centres de données. Bien que cela puisse réellement réduire les émissions de calcul des hyperscalers, les impacts environnementaux, sociaux et économiques sont généralement plus larges, outre la logistique impliquée.

À titre d'exemple, un de ces projets est en cours à Saragosse, en Espagne . Un data center de 40 000 mètres carrés sera alimenté par deux fermes solaires. Un seul de ces deux parcs solaires, représentant 90 MW, s'étendra sur 232 hectares bruts (2,3 millions de mètres carrés). C'est à peu près la taille de Central Park à New York. Il occupera des terres riches en biodiversité qui, malgré les dispositions, semble vouloir nuire, notamment à des espèces animales et forestières menacées. De même, le récent centre de données construit par Google au Chili est deux fois plus grand, extrayant 169 litres d'eau/seconde localement et nécessiterait donc près de 10 millions de mètres carrés pour être alimenté directement par l'énergie solaire.

Les populations locales ressentent déjà l’impact de l’énorme expansion des centres de données. Un mouvement se forme appelant à un moratoire sur la construction de centres de données . Cela se produit à l'échelle mondiale – en Irlande , aux Pays-Bas et à Singapour . La résistance ne concerne pas seulement la consommation d’électricité. La consommation d'eau est également un problème majeur . Les populations locales du Nouveau-Mexique, des États-Unis , de l'Uruguay et du Chili continuent d'être à l'avant-garde de la lutte pour l'utilisation des ressources.

Cependant, l’hyperscale n’est pas le seul modèle, et il ne doit pas nécessairement s’agir d’un avenir inévitable .

Aujourd’hui, la plupart des ordinateurs sont hautement distribués ou distribuables. Il existe des expériences de colocalisation de calculs (crypto-monnaie en particulier) là où la production renouvelable existe déjà. Cela garantit une alimentation directe pour le calcul à l’aide d’énergies renouvelables et joue un rôle dans la gestion de la demande d’électricité renouvelable. Cela comporte également un risque d’effets d’incitation pervers. Mais avec les garde-fous appropriés, cela pourrait constituer un paradigme important à étendre et à explorer.

Il existe un certain nombre d'exemples de facteurs de forme différents pour la génération par rapport à un ordinateur géant à l'échelle d'un entrepôt. The Energy Onion de David Sykes d'Octopus Energy présente une façon de penser l'énergie centrée sur les énergies renouvelables variables et l'efficacité.

Vous pouvez également affirmer qu’il est possible de bénéficier de la commodité du cloud computing sans avoir également besoin de centres de données hyperscale. Des entreprises comme Oxide , avec leur ordinateur cloud, ont pour objectif de créer les éléments que nous associons aux fournisseurs de cloud (facilité d'utilisation) et de les rendre disponibles sans les bâtiments massifs. Autre exemple, les entreprises sans serveur expérimentent les centres de données Deep Green .

Intégration à la production d'électricité distribuée

La production d’électricité grand public, semblable au calcul à grande échelle, a tendance à être concentrée dans des centrales électriques massives. Les infrastructures électriques renouvelables rendent cependant possible la production d’énergie distribuée. Au lieu que l’électricité soit produite dans quelques nœuds centraux massifs, des quantités importantes pourraient être produites dans un grand nombre de nœuds et de micro-réseaux plus petits et largement distribués. L’énergie renouvelable distribuée revêt une importance particulière pour les pays du Sud, et avec le stockage par batterie, son expansion spectaculaire connaît une dynamique croissante. L'initiative la plus médiatisée dans ce domaine est probablement l'Alliance mondiale de l'énergie pour les personnes et la planète (GEAPP) , lancée lors de la COP26, avec un investissement attendu de 100 milliards de dollars dans les énergies renouvelables distribuées dans les pays du Sud.

L’idée d’ associer la production distribuée d’énergie renouvelable à l’informatique distribuée a été lancée et est prometteuse. Cela permet non seulement d’alimenter le calcul hors réseau, mais étend également les possibilités de double usage. Par exemple, les serveurs de centres de données distribués peuvent être utilisés simultanément pour le calcul et pour le chauffage , réduisant ainsi l'énergie actuellement dépensée pour le chauffage intérieur.

6. L’éléphant dans la pièce : la demande informatique croissante

Comme nous en avons discuté dans Quand les logiciels sensibles au carbone ont-ils un sens ? , le principal défi pour rendre l’informatique verte n’est pas l’optimisation mais la demande en électricité. Nous pensons que l’informatique soucieuse du carbone, si elle veut réaliser son potentiel et ses promesses, doit s’engager directement dans cette réalité.

Nos propositions raffinées en matière de prise en compte du carbone ne nous apporteront pas grand-chose si nous ne nous attaquons pas également à la grande question : quelle quantité de ressources mondiales la technologie peut-elle utiliser de manière acceptable ?

Il existe un risque que le principal point à retenir des propositions 1 et 2 soit que si nous construisons et gérons l'électricité et les centres de données de manière plus innovante, nous pouvons continuer à fonctionner comme d'habitude en toute sécurité. Nous pouvons créer en toute sécurité des produits d’IA massifs, continuer à développer nos centres de données et profiter des avantages d’un potentiel informatique personnel illimité tant que nous ciblons les ressources croissantes d’énergies renouvelables à des périodes de faible demande.

70 % de toute l’électricité provient encore de combustibles fossiles, et cette proportion diminuera à 65 % en 2025. C’est encourageant, mais il n’existe aucun scénario à court ou moyen terme dans lequel la réduction des énergies renouvelables pourrait alimenter notre calcul mondial. Il n’existe également aucun scénario dans lequel les achats additifs ou l’approvisionnement direct en énergies renouvelables pourraient croître à la vitesse requise pour rattraper et suivre la demande croissante de calcul à temps pour affecter de manière significative notre trajectoire de réchauffement climatique.

Il ne faut pas sous-estimer que l’un des changements les plus importants nécessaires pour réduire les émissions de carbone conformément à l’ Accord de Paris est d’accepter que nous ne pouvons pas continuer à tout cultiver sans certaines contraintes. Du moins pas à court terme, alors que nous dépassons largement les budgets carbone mondiaux et que nous devons réduire drastiquement nos émissions. La nécessité de gérer la croissance persisterait même si nous passions entièrement aux énergies renouvelables : nous manquerions de minéraux et de métaux dont nous aurions besoin pour suivre les taux de croissance actuels de la demande énergétique.

Proposition 4 : La demande façonne la consommation d'électricité informatique afin qu'elle reste dans les limites convenues d'utilisation des ressources

TL;DR : La question centrale qui devrait préoccuper tous les technologues responsables : la demande nette en électricité de mon ordinateur diminue-t-elle, ou du moins ralentit-elle son taux d'augmentation ? C'est une question qui peut être abordée au niveau individuel, de l'entreprise, national et international.

Le tableau des émissions mondiales

L’industrie technologique est prise entre l’impératif commercial de croissance et les coûts et risques mondiaux liés à l’accélération du réchauffement climatique. Au-delà des polarités croissance/décroissance, ce qu’il faut sûrement accepter, c’est qu’une croissance illimitée n’est pas viable pour notre industrie et pour notre planète. Quelles que soient les limites du débat, nous devons accepter qu’il y ait des limites aux ressources nettes consommées par notre secteur, et pas seulement à l’efficacité énergétique avec laquelle nous les consommons.

« Les émissions actuelles du secteur informatique représentent environ 2 % du total mondial, mais elles devraient augmenter fortement au cours des deux prochaines décennies. D’ici 2040, les émissions provenant uniquement de l’informatique représenteront plus de la moitié du niveau d’émission acceptable pour maintenir le réchauffement climatique en dessous de 1,5°C. Cette croissance du calcul des émissions n’est pas durable : elle rendrait pratiquement impossible le respect de la limite de réchauffement des émissions. De plus, les émissions liées à la production d’appareils informatiques dépassent de loin les émissions liées à leur fonctionnement. Ainsi, même si les logiciels sont plus économes en énergie, en produire davantage ne fera qu’aggraver le problème des émissions.

Informatique à faibles émissions de carbone et durable , par le professeur Wim Vanderbauwhede

Deux modèles créés pour cet article par le professeur Vanderbauwhede montrent que le véritable problème auquel notre planète est confrontée n'est pas de savoir comment optimiser nos calculs via des modèles tels que le calcul tenant compte du carbone, mais comment modifier la tendance alarmante à la croissance de la demande d'électricité induite par les calculs.

Le premier modèle montre que, dans la mesure où l’informatique sensible au carbone ne suppose pas une réduction de la demande énergétique, mais seulement un calcul plus écologique quelle que soit la demande, elle ne ralentira guère notre course vers les points de bascule planétaires .

Le maintien du statu quo (BAU) signifierait une augmentation de 800 % de la demande d'électricité liée aux ordinateurs d'ici 2040 et une augmentation de 310 % des émissions de notre secteur d'ici 2040, soit l'essentiel du budget carbone de la planète.

Aux taux de croissance actuels de la demande informatique, la mise en œuvre d’une informatique respectueuse du carbone avec les ajustements que nous proposons, d’ici 20240, les émissions liées à l’informatique augmenteraient de 280 %. Chaque réduction compte et nous fait gagner des jours, des mois, des années avant des étapes irréversibles, de sorte qu'une différence de 20 % compte. Mais cela reste néanmoins un désastre. C'est comme si on mettait un pansement sur une blessure grave.

En revanche, la réduction de la demande a un effet exponentiel. si notre secteur continuait à croître, mais parvenait à limiter cette croissance à 26 % d’ici 2040, nos émissions liées aux ordinateurs représenteraient cette année-là 50 % de ce qu’elles sont aujourd’hui, ce qui explique l’essor des énergies renouvelables. Grâce aux améliorations proposées en matière de sensibilisation au carbone, les économies d'émissions seraient de 56 %. Dans ce scénario, notre informatique améliorée soucieuse du carbone pourrait ne pas être un pansement, mais l’un des ingrédients d’une véritable solution au défi environnemental de notre secteur et de notre planète.

Cela nous ramène à notre appel à une réflexion systémique plus holistique, à long terme, sur la relation entre l'informatique et le réseau énergétique de plus en plus décarboné, où les mécanismes de réponse à la demande deviendront de plus en plus nécessaires, ainsi que sur les opportunités offertes par l'informatique distribuée et les systèmes énergétiques distribués. compléter au moins le modèle centralisé prédominant de centres de données et de centrales électriques massifs.

Fondamentalement, ce que nous réclamons, c’est une analyse rétrospective innovante, capable de traduire le budget carbone mondial en un budget énergétique technologique, sur un calendrier critique, et d’identifier les innovations, intégrations et optimisations nécessaires non seulement pour fonctionner mais prospérer dans ces scénarios.

L’informatique consciente du carbone implique une vision plus large de la relation entre les émissions et la demande, la consommation, la production et la gestion d’électricité. L'architecture événementielle de nos premières implémentations constitue une excellente base sur laquelle construire. Les améliorations que nous proposons dans les propositions 1 et 2 peuvent atténuer les risques et optimiser les avantages. Mais il existe également une opportunité de voir plus grand, dans la manière dont nous mettons en œuvre, élargissons et faisons évoluer ces modèles à grande échelle avec les principaux partenaires énergétiques et politiques, de manière à non seulement optimiser nos émissions, mais aussi à réduire la consommation nette de manière juste et équitable dans tous les pays. nations. Le concept d’une informatique améliorée tenant compte du carbone pourrait être extrêmement utile.

Si cet article suscite une conversation sur ce à quoi pourraient ressembler ces modèles pour les centres de données, pour l’IA, pour les blockchains, et bien sûr pour les centrales électriques, pour les fournisseurs d’énergies renouvelables et les vendeurs d’infrastructures, pour les investisseurs et les régulateurs, il ne fait aucun doute que des percées suivraient. .

7. Où allons-nous à partir d’ici pour prendre en compte le carbone ? Présentation de l’informatique compatible grille.

Si les hypothèses formulées dans cet article sont correctes – n’hésitez pas à nous contacter si vous avez quelque chose à ajouter, les contributions seraient les bienvenues – nous avons tout à fait raison de promouvoir la prochaine version de l’informatique sensible au carbone.

Pour l’instant, appelons cela l’informatique compatible avec la grille. Ce serait la version qui aborde les réalités de ce qui a un impact et de ce qui n'a pas d'impact compte tenu des contraintes réelles liées à la gestion des réseaux électriques et à l'existence de budgets carbone mondiaux serrés.

Référence rapide – Informatique compatible grille

La prochaine itération proposée de l'informatique sensible au carbone qui aide les développeurs à gérer l'impact du changement informatique de manière à générer de réelles réductions nettes des émissions associées aux réseaux électriques locaux et mondiaux. Les approches clés sont les suivantes :

1. Exécutez le calcul lorsque la demande est faible, en ciblant l’électricité verte réduite dans des réseaux stables.
2. Exécutez le calcul sur l’électricité additive.
3. Adaptez la consommation d’électricité par calcul à la demande afin qu’elle reste dans les limites convenues d’utilisation des ressources.

Informatique adaptée aux grilles : éviter le piège du greenwashing

Ce blog a surtout identifié que la version de « l’informatique consciente du carbone » telle qu’elle est actuellement présentée, promue et de plus en plus commercialisée par de plus en plus d’entreprises Big Tech, n’est pas réellement une contribution fiable à l’impact environnemental de l’informatique. Au contraire, nous affirmons qu’elle est pour l’essentiel inefficace et pleine de risques non reconnus. Il ne s’agit pas d’un jugement d’intention. Qu'elle soit mise en œuvre de bonne foi ou non, l'effet est de signaler un pas en avant vert, ce qui, à notre avis, dans la plupart des cas n'est pas un pas du tout, et dans certains cas, ce n'est pas vert.

Si nous pensons à nos trois propositions de logiciels sensibles au réseau (GAC) en relation avec le statu quo, y compris l'informatique consciente du carbone (CAC) actuelle, voici ce que nous envisageons :

Adopter le paradigme actuel de sensibilisation au carbone sans question, vérification ou analyse des risques ouvre la porte à une nouvelle vague de greenwashing, techniquement subtile et dangereuse. Nous sommes encore à temps pour injecter de la prudence et des nuances dans le discours sur la sensibilisation au carbone et, plus important encore, dans sa mise en œuvre.

Il ne s’agit pas de discréditer les efforts actuels, mais de réduire les risques et de les améliorer, avant que le concept actuel, sans étiquettes d’avertissement ni atténuation des risques, ne gagne suffisamment de terrain pour ajouter de la valeur à la marque et se développer, sans garde-fous. Il sera alors trop tard et nous connaîtrons les conséquences avec le recul.

À partir de maintenant, chaque fois que vous lisez : nous avons rendu cette application consciente du carbone, ou programmé ce travail de calcul au moment où le réseau est le plus vert - à moins qu'il n'y ait des preuves réelles d'impact, supposez que l'annonce fera peu ou pas de différence positive sur les émissions. . Et si les mises en œuvre se développent réellement, considérez que cela risque de nuire à la fois au climat et à la stabilité/accès au réseau, avec toutes les conséquences économiques et sociales.

Nous avons fait de notre mieux pour définir une approche constructive et plus prudente, en nous appuyant sur ce qui existe déjà en gardant un œil sur ce qui nous attend. Nous espérons pouvoir répondre au désir actuel de rendre les logiciels plus sensibles au carbone, tout en les rendant plus efficaces, en réduisant considérablement leurs risques et en augmentant considérablement la probabilité de bénéfices pour le climat.

Nous avons baptisé cette approche « informatique adaptée au réseau » pour souligner que ce qui compte est notre impact systémique global sur le réseau, plutôt que les mesures de l'intensité carbone à un moment donné, ou les émissions d'un travail de calcul donné. Alors laissez-nous tous les moyens sont bons pour adopter, expérimenter et innover avec nos propositions 1 et 2 pour une informatique améliorée soucieuse du carbone : elle est potentiellement utile et impactante. Mais ce faisant, ne supposons pas automatiquement que nous donnons la priorité au bon travail.

L'approche sensible au réseau signifie que nous ne devrions jamais laisser les mises en œuvre de tâches de calcul spécifiques soucieuses du carbone nous détourner de la question centrale et constante au cœur de notre troisième proposition : la demande nette d'électricité de notre calcul diminue-t-elle ?

8. Que pouvez-vous faire pour aider ?

Big Tech nous écoute, et c’est actuellement un point d’inflexion.

Nous avons l’opportunité et la responsabilité de façonner le discours et l’action des entreprises autour de l’informatique consciente du carbone dans une direction responsable qui réduira les émissions de manière notable.

Vous pouvez le faire en :

• Partager cet article avec les praticiens des approches conscientes du carbone pour éduquer et informer.

• Contribuer à ce contenu en soulevant des problèmes ou en suggérant des modifications dans le dépôt github ClimateAction.tech pertinent ;

• Communiquer les idées et les problèmes présentés dans cet article à votre communauté de travail et aux parties prenantes et réseaux concernés ;

• Mener des recherches et des études de cas plus approfondies sur les dangers, les atténuations et les améliorations des approches actuelles conscientes du carbone et les partager ; et

• S'appuyer sur les concepts initiaux des logiciels compatibles avec les grilles à travers des recherches, des prototypes, des études de cas ou des commentaires

  
  

Le choix t'appartient. C'est maintenant.

Remarque : Cet article s'appuie sur une série d'articles open source rédigés par Hannah Smith et Ismael Velasco et hébergés sur ClimateAction.tech . Les critiques et contributions de Michael J. Oghia , Fershad Irani , Wim Vanderbauwhed ainsi que les contributions informelles supplémentaires de Phillip Jenner et Chris Adams sont grandement appréciées.