Objets connectés : 50 milliards d’émetteurs de CO2 ?

L’é­co­no­mie numé­rique atteint actuel­le­ment des som­mets… tout comme son impact envi­ron­ne­men­tal. Res­pon­sable de 3,5 % des émis­sions de gaz à effet de serre (GES) en 2019, le numé­rique a dépas­sé le sec­teur de l’a­via­tion (2,5% en 2018) ; une frac­ture encore accen­tuée par la pan­dé­mie. Entre 2015 et 2019, la consom­ma­tion mon­diale d’éner­gie du numé­rique a aug­men­té de 6,2 % par an¹, en par­tie grâce à l’en­vo­lée des ventes d’objets connec­tés comme les smart­phones, les tablettes, les ordi­na­teurs por­tables, les impri­mantes, les télé­vi­seurs, et autres appa­reils indus­triels ou camé­ras de sur­veillance. À l’ho­ri­zon 2025, les pro­jec­tions montrent que les émis­sions de GES du sec­teur numé­rique sont sus­cep­tibles d’aug­men­ter de 5,5 % (avec un risque éle­vé de dépas­ser ce chiffre pour atteindre 9 %). Les appa­reils sans fil sont dési­gnés comme d’importants res­pon­sables de ce bilan.

De récents rap­ports publiés par The Shift Pro­ject iden­ti­fient l’« Inter­net des objets » (IoT, pour Inter­net of Things), qui regroupe l’ensemble des appa­reils connec­tés que nous uti­li­sons au quo­ti­dien, comme l’une des prin­ci­pales sources d’é­mis­sions de gaz à effet de serre du sec­teur. La part des objets connec­tés dans l’impact envi­ron­ne­men­tal du numé­rique devrait en effet pas­ser à une pro­por­tion entre 18 et 23% contre seule­ment 1% en 2010². Cette évo­lu­tion est moins sur­pre­nante si l’on consi­dère que, selon des esti­ma­tions de 2021, chaque habi­tant d’Europe occi­den­tale pos­sède en moyenne 9 appa­reils numé­riques. Alors que l’on comp­tait envi­ron 1 mil­liard de ces appa­reils dans le monde en 2010, ils seront entre 30 et 50 mil­liards en 2025, et pour­ront atteindre jusqu’à 100 mil­liards dès 2030. Les don­nées mon­diales sont donc claires : le nombre d’ap­pa­reils connec­tés aug­mente de manière expo­nen­tielle, accrois­sant par-là l’empreinte envi­ron­ne­men­tale du sec­teur numérique.

Se concen­trer sur la pro­duc­tion et l’utilisation

« Les émis­sions de GES dues aux appa­reils connec­tés pro­viennent à la fois de leur pro­duc­tion et de leur uti­li­sa­tion. On consi­dère géné­ra­le­ment que la moi­tié de la consom­ma­tion d’éner­gie concerne la pro­duc­tion des objets, et l’autre moi­tié leur uti­li­sa­tion », explique Chan­tal Taco­net, maître de confé­rences en infor­ma­tique à Télé­com Sud­Pa­ris. Les chiffres de l’A­DEME (Agence de la tran­si­tion éco­lo­gique) montrent ain­si qu’un ordi­na­teur de 2 kg génère en moyenne sur toute sa durée de vie 169 kg de CO₂, dont 124 kg au cours de sa seule pro­duc­tion. Chan­tal Taco­net sou­ligne dès lors qu’une grande par­tie de la solu­tion réside dans la durée de vie de nos appa­reils. « En pre­nant en compte la pro­duc­tion et l’u­ti­li­sa­tion des appa­reils connec­tés, nous pou­vons éva­luer com­bien de temps nous devrions uti­li­ser un objet ou un équi­pe­ment – en mois ou en années – pour mini­mi­ser son empreinte envi­ron­ne­men­tale. Nous com­men­çons à modé­li­ser ce cal­cul en inté­grant tous les para­mètres. » Elle cite l’exemple d’un ther­mo­stat connec­té : « Nous devons prendre en compte le nombre d’objets à pro­duire, leur coût de fabri­ca­tion et d’u­ti­li­sa­tion, leur durée de vie esti­mée, etc. Avec ces para­mètres, nous pou­vons éva­luer la durée de vie appro­priée pour maxi­mi­ser les avan­tages envi­ron­ne­men­taux. » De tels cal­culs pour­raient nous indi­quer, par exemple, com­bien d’an­nées un pro­prié­taire de voi­ture élec­trique devrait conser­ver son véhi­cule pour réa­li­ser de réels béné­fices en termes d’émissions de CO₂ par rap­port à une voi­ture ther­mique, en tenant notam­ment compte du nombre de kilo­mètres par­cou­rus par an et selon le pays [les émis­sions de CO₂ de la pro­duc­tion d’élec­tri­ci­té dif­fèrent selon les pays].

À Télé­com Sud­Pa­ris, Chan­tal Taco­net enseigne à la nou­velle géné­ra­tion d’in­gé­nieurs numé­riques. « Nous encou­ra­geons les étu­diants à se poser les bonnes ques­tions lors de la concep­tion d’un nou­veau sys­tème ; à déci­der s’il faut ou non pro­duire ce nou­vel objet ; s’ils peuvent espé­rer des gains dans un délai accep­table ; et, si oui, com­ment faire en sorte que le sys­tème consomme le moins d’éner­gie pos­sible. »

Inno­va­tions en matière de trans­fert de données

« Au cours de leur vie, les appa­reils connec­tés pro­duisent d’é­normes quan­ti­tés de tra­fic de don­nées – entre eux, et avec les ser­veurs char­gés de trai­ter ces don­nées, que ce soit dans le cloud ou dans d’autres sys­tèmes tels que l’« edge » ou le « fog com­pu­ting ». » En réa­li­té, pour les objets connec­tés, la ques­tion de l’ef­fi­ca­ci­té envi­ron­ne­men­tale se pose assez tôt dans le pro­ces­sus de déve­lop­pe­ment, car la consom­ma­tion de l’ob­jet lui-même doit être réduite pour opti­mi­ser la taille et la durée de vie de sa bat­te­rie. Ain­si, les cher­cheurs étu­dient, par exemple, com­ment faire en sorte que les détec­teurs se mettent en veille auto­ma­ti­que­ment et ne se réveillent que lors­qu’il leur faut émettre.

Les tra­vaux de Chan­tal Taco­net vont cepen­dant au-delà des simples détec­teurs, puisqu’elle cherche plus lar­ge­ment à inté­grer les ques­tions d’ef­fi­ca­ci­té éner­gé­tique dans la concep­tion de nou­veaux logi­ciels. « Je mène des recherches sur les sys­tèmes dis­tri­bués et le rôle des logi­ciels, ou « midd­le­ware », qui per­mettent l’é­change de don­nées entre dif­fé­rents com­po­sants d’applications dis­tri­bués. Mes recherches concernent toute la chaîne d’é­vé­ne­ments, de la détec­tion aux logi­ciels en aval contrô­lés via le cloud. Les amé­lio­ra­tions les plus impor­tantes en matière de consom­ma­tion d’éner­gie seront obte­nues en rédui­sant les trans­mis­sions sur l’en­semble de la chaîne. Le cap­teur ne doit émettre que lorsque c’est néces­saire, et les clouds doivent jouer le rôle de filtres pour ne trans­mettre aux appli­ca­tions que ce qui a un inté­rêt spé­ci­fique. » Par exemple, les signaux de trans­mis­sion sont dif­fé­rents selon qu’un cap­teur sans fil est ins­tal­lé au som­met de la tour Eif­fel pour infor­mer pério­di­que­ment les sta­tions météo­ro­lo­giques, ou ins­tal­lé dans une salle de classe pour sur­veiller la tem­pé­ra­ture moyenne.

La cher­cheuse consi­dère éga­le­ment que l’une des clés consiste à trou­ver un moyen d’a­mé­lio­rer l’ef­fi­ca­ci­té du trans­fert des don­nées grâce à une archi­tec­ture dis­tri­buée. Elle étu­die, par exemple, des inno­va­tions archi­tec­tu­rales telles que les « cloud­lets », de petits clouds de proxi­mi­té ins­tal­lés près des cap­teurs de don­nées. « La ques­tion est de savoir s’il est sou­hai­table – en termes d’im­pact envi­ron­ne­men­tal – de créer des cloud­lets. D’un côté, c’est une bonne chose, car cela réduit le nombre d’in­ter­mé­diaires pour la trans­mis­sion des don­nées entre pro­duc­teurs et consom­ma­teurs. Cela dit, on ne sait pas où se trouvent les pro­duc­teurs et les consom­ma­teurs de ces don­nées. Il faut donc des rou­teurs et des ser­veurs logi­ciels pour dis­tri­buer les don­nées à ceux qui vont les uti­li­ser. Il peut ain­si être pré­fé­rable d’u­ti­li­ser des ser­veurs cen­traux pour limi­ter le nombre d’ap­pa­reils. » La 5G est un autre domaine illus­trant le type de pro­blèmes que le sec­teur numé­rique devra résoudre. « Pour la même quan­ti­té de don­nées trans­fé­rées, la 5G est moins gour­mande. Mais elle vient s’ajouter à des tech­no­lo­gies exis­tantes, et mul­ti­plie les équi­pe­ments et les antennes. Et qui dit aug­men­ta­tion du débit dit tou­jours aug­men­ta­tion de l’u­sage. » Pour­tant, glo­ba­le­ment, elle conclut que pour réduire la consom­ma­tion d’éner­gie et les émis­sions de gaz à effet de serre, « il faut agir en rédui­sant le nombre de nou­veaux appa­reils pro­duits et uti­li­sés. C’est le nerf de la guerre ! »