Le coût énergétique des IA
Le monde caché des serveurs et des datacenters : la colonne vertébrale nvisible des Intelligences Artificielles
Promenons-nous dans les IA…
Cet article explore le coût énergétique des datacenters ou centres de données qui alimentent l’intelligence artificielle.
L’univers en constante expansion de l’intelligence artificielle (IA) (notamment les IA génératives telles que MidJourney, OpenAI ou Google) repose sur une infrastructure souvent méconnue du grand public : les champs de serveurs. Ces vastes complexes abritent d’immenses quantités de données et de calculs, permettant aux IA de fonctionner avec une efficacité et une puissance sans précédent. Il ne s’agit donc pas d’une machine au fonctionnement magique, mais de véritables mastodontes mécaniques et numériques, reliés entre eux par des câbles, sous terre, sur la terre et sous la mer.
Dans cet article, nous nous immergeons totalement dans l’ombre de ces champs de serveurs, et entamons notre enquête sur leur impact environnemental. J’essaye tant bien que mal, n’étant pas journaliste ni véritable spécialiste du domaine, d’expliquer les liens complexes entre technologie, énergie et durabilité.
Partie 1 : Qu’est-ce qu’un champ de serveurs ?
Les décisions qui propulsent l’IA sont prises dans des centres de décision stratégiques, souvent situés dans des capitales technologiques mondiales telles que la Silicon Valley en Californie ou Shenzhen en Chine. Ces lieux façonnent les orientations de l’IA, influençant les domaines allant de la reconnaissance faciale à la conduite autonome. Pourtant, l’essence de l’IA réside dans des lieux moins en vue : les champs de serveurs.
Qu’est-ce qu’un serveur ? Imaginez que vous deviez multiplier votre petit disque dur portatif de 512 go à l’échelle d’1 milliard d’utilisateurs dans le monde. C’est la taille d’un seul datacenter qu’il faudrait alors envisager pour être assez puissant. Un serveur, « C’est un système qui fournit des données, des services ou des programmes informatiques accessibles sur un réseau internet ou intranet ». On peut parler parfois de « machines » ou bien de « super ordinateur », selon Hubspot. Les serveurs des intelligences artificielles communiquent entre eux pour décupler les capacités physiques des puissants algorithmes mis en jeu.
C’est quoi un cluster de serveurs ? 👉 On parle de grappe de serveurs, de cluster, de groupement de serveurs ou de ferme de calcul (computer cluster en anglais) pour désigner des techniques consistant à regrouper plusieurs ordinateurs indépendants appelés nœuds (node en anglais), afin de permettre une gestion globale, selon Wikipedia. Les serveurs regroupés dans un seul et même champ, sont ce qu’on appelle des data centers ou centres de données, dans lesquels transitent et sont stockées la plupart de nos données numériques (par exemple les données hébergées sur un site comme celui-ci ou bien de vos stockages clouds), ainsi que celles gérées par l’IA.
Partie 2 : L’exploitation des données de l’IA
Les IA dépendent d’une quantité colossale de données pour fonctionner avec précision. Les géants de la tech tels qu’Amazon, Google et Microsoft investissent des milliards de dollars dans des centres de données gigantesques, et l’énergie nécessaire pour les mettre en place est stupéfiante.
« Un centre de données (en anglais data center ou data centre), ou centre informatique est un lieu (et un service) où sont regroupés les équipements constituants d’un système d’information (ordinateurs centraux, serveurs, baies de stockage, équipements réseaux et de télécommunications, etc.). Ce regroupement permet de faciliter la sécurisation, la gestion (notamment l’exécution de calculs et le refroidissement) et la maintenance des équipements et des données stockées. » source : Wikipedia
Depuis 2023, on compte alors près de 5000 centres de données répartis dans 127 pays. Mais la concentration de dizaine de milliers de serveurs reste campée à la Chine ou aux États-Unis, tous deux champions en matière de données… (1974 centres pour les US, mais pas de chiffre pour la Chine, même si les ONG se doutent d’une forme d’équivalent lié à la masse de données engendrées par les réseaux sociaux les plus populaires au monde). ⚡️Un site danois répertorie les centres de serveurs par ici.
Chaque jour, d’immenses quantités de données affluent à travers les serveurs du monde entier, formant une toile complexe d’informations et de communications. Pour donner une idée de l’échelle, 319,6 milliards de courriels sont envoyés et reçus chaque jour dans le monde, accompagnés de pétaoctets de données provenant de médias sociaux, de transactions en ligne, de vidéos en streaming (le coût énergétique du streaming Youtube émet autant qu’une petite ville par an dans le monde) et d’autres sources. Les centres de données, tels que les champs neuronaux complexes, agissent comme les cerveaux de l’ère numérique, traitant ces flux d’informations avec une rapidité et une efficacité inégalées.
Cependant, comme les cerveaux, ils ne sont pas à l’abri des perturbations. Lorsqu’ils rencontrent des problèmes, une réaction immédiate et une réparation précise sont nécessaires, souvent exigeant des matériaux et des métaux rares pour maintenir l’intégrité et la performance de ces structures essentielles, ce qui soulève des préoccupations quant à leur durabilité à long terme.
« À l’échelle mondiale, les data centers sont à l’origine de 2 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) mondiales – atteignant le même niveau que le transport aérien. » selon Greenly Earth
Partie 3 : Le coût énergétique de l’intelligence artificielle
La puissance invisible des champs de serveurs cache une réalité coûteuse et complexe. Leur fonctionnement requiert une quantité massive de ressources, allant de l’énergie à l’eau, du refroidissement aux métaux rares, soulevant des questions sur la durabilité à long terme de cette infrastructure.
Selon une étude de Greenpeace, les centres de données mondiaux consommeront environ 651 TWh d’électricité en 2030, soit plus que toute la consommation actuelle de l’Inde. Selon Numerama, les data centers consomment 16 milliards de litres d’eau par an aux États-unis. Pourquoi ?
Eau et Refroidissement
Si votre téléphone chauffe ou votre ordinateur surchauffe à la moindre incartade sur des plateformes de streaming ou de jeux vidéo, imaginez les centres de données ! L’énorme quantité de serveurs en opération génère une chaleur considérable, nécessitant un système de refroidissement sophistiqué pour éviter la surchauffe. Des tours de refroidissement massives et des systèmes de circulation d’eau sont utilisés pour maintenir des températures optimales. Cependant, cette demande en eau pour le refroidissement peut être particulièrement coûteuse dans les régions où l’eau est rare. Par exemple, le comté de Loudoun, en Virginie, abrite l’un des plus grands clusters de centres de données aux États-Unis, mettant en lumière la tension entre la croissance de l’infrastructure numérique et la conservation de l’eau.
Énergie et Impact Environnemental
L’IA et les technologies associées sont gourmandes en énergie. Les centres de données fonctionnent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et nécessitent une alimentation électrique constante, comme une centrale nucléaire. Cela se traduit par une empreinte carbone significative, alimentant les préoccupations concernant le changement climatique. Bien que certaines entreprises aient adopté des solutions énergétiques durables, telles que l’énergie solaire ou éolienne, l’ampleur de la consommation énergétique totale des centres de données reste un sujet de débat.
Métaux Rares et Déchets Électroniques
La fabrication et la maintenance des champs de serveurs nécessitent des métaux rares et précieux, tels que le coltan, le cobalt et le lithium. L’extraction de ces ressources peut avoir des conséquences environnementales néfastes, comme la déforestation ou la pollution des eaux. De plus, la courte durée de vie des équipements électroniques conduit à la production de déchets électroniques toxiques et difficiles à gérer. La réflexion sur la manière de minimiser ces impacts tout au long du cycle de vie des centres de données est essentielle pour une croissance durable de l’IA.
De la même façon qu’un ordinateur ou un des meilleurs smartphone, les serveurs ne sont qu’une forme plus grande de ces objets et comme pour ces derniers, nous savons que dans téléphone ou un laptop : « Les métaux dominent avec 44% du poids total de l’appareil (acier inoxydable, cuivre, zinc, aluminium et environ 0,1-0,2% de métaux précieux). Les plastiques représentent 32% (ABS/PC (1), PET (2), PA (3), époxy). La batterie pèse 15% du poids total (composé de lithium et de cobalt, graphite, aluminium, cuivre). Les matériaux en céramique s’élèvent à 8% (verre, autres céramiques). Enfin, les autres matériaux comptent pour 1% [Nokia (2011), Nokia Lumia 820 Eco Profile]. » selon EcoInfo du CNRS.
Des Dilemmes et des Solutions
Les défis environnementaux liés aux champs de serveurs ne sont pas insurmontables. Certaines entreprises investissent dans des initiatives d’économie d’énergie et de refroidissement plus efficace, tandis que d’autres explorent des innovations telles que le refroidissement par immersion dans l’huile ou le recyclage des eaux de refroidissement. Cependant, il est crucial que l’industrie technologique et les décideurs continuent d’explorer des solutions pour réduire l’impact environnemental global de ces infrastructures essentielles à l’IA.
Partie 3 : Les Zones Grises de la Durabilité
Les champs de serveurs, cachés derrière des murs discrets et des clôtures sécurisées, suscitent des questions sur leur impact environnemental. La pollution numérique, souvent invisible à l’œil nu, émane de ces centres sous forme d’émissions de carbone et de chaleur. Alors que certaines entreprises investissent dans des sources d’énergie renouvelable pour alimenter leurs serveurs, d’autres restent opaques quant à leurs pratiques.
Les centres de données, à l’image des entreprises fabriquant les puces électroniques telles que celle d’Intel, sont top secrets. En effet, il faut à la fois conserver l’intégrité des serveurs par le refroidissement, ou bien par la protection contre les hackers, mais aussi l’empêcher de subir des intrusions physiques (pas seulement le choc thermique, mais également le vol de données en physique). Car les centres de données ne sont rien d’autres que des coffres forts. Ils ne concentrent certes pas de l’argent, mais un autre type d’or… nos données personnelles.
Un avenir trouble ? L’intelligence artificielle sur la sellette ?
L’évolution de l’IA est inextricablement liée à la gestion durable des champs de serveurs. Des entreprises comme Google mettent en avant leur engagement en faveur de l’énergie propre et de la réduction de l’empreinte carbone. Bien qu’en fait, ces grandes firmes parlent de neutralité carbone et non de réduction drastique du coût énergétique de leurs infrastructures.
Pour rappel la neutralité carbone fait partie d’un large discours de greenwashing (verdissement) marketing, permettant l’équation suivante :
Plus je pollue = plus je compense en plantant des arbres ou en créant des applications ou gestes écologiques.
La frontière est floue entre neutralité et compensation. L’efficacité énergétique des futurs centres de données devient donc cruciale pour répondre à la demande croissante en IA. Toutefois, la surveillance et la transparence doivent également être de mise pour garantir que la puissance croissante de l’IA ne compromette pas l’équilibre environnemental.
📚📎 Pour aller plus loin :
- Conseils pour réussir une épreuve de cas pratique aux concours de la fonction publique
- 5 idées d’utilisation de l’IA pour créer vos cours
- Les technologies innovantes au service de l’apprentissage
- Comment trouver de nouveaux moyens de vulgariser et sensibiliser ?
- À quoi servent les logarithmes ?
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