Les impacts écologiques du cloud computing.
Les impacts écologiques du cloud computing,
Steven Gonzalez Monserrate s'appuie sur ses années de recherche et de travail sur le terrain pour illustrer impacts environnementaux du stockage des données
Dans le domaine du cloud computing (l'informatique en nuage), le terme "informatique" décrit les concepts et les objets liés au calcul logiciel. Il s'agit d'un terme générique utilisé pour faire référence à la puissance de traitement, à la mémoire, à la mise en réseau, au stockage et aux autres ressources nécessaires à la réussite du calcul de tout programme. Ainsi, l'étude de cas de l'anthropologue Steven Gonzales Monserrate intitulée "The Cloud Is Material : On the Environmental Impacts of Computation and Data Storage" de l'anthropologue Steven Gonzales Monserrate, nous emmène dans les couloirs lumineux des centres de données qui rendent l'industrie numérique possible et met en évidence les coûts environnementaux de l'omniprésence de l'informatique dans la vie moderne. L'anthropologue s'appuie sur cinq années de recherche et de travail ethnographique sur le terrain dans des fermes de serveurs pour illustrer certains des divers impacts environnementaux du stockage des données.
Quelle que soit votre requête, vos désirs ou votre objectif, l'internet vous les fournit, et toute la complexité de tout. En voyageant à travers le temps et l'espace à la vitesse de la lumière, sous nos océans dans des câbles de fibre optique plus fins que des cheveux humains, ces paquets d'informations denses, instructions pour des pixels, des caractères ou des images codées en uns et en zéros, s'effilochent pour créer le revêtement numérique que vous voyez maintenant. Les mots que vous lisez sont un point d'entrée dans un royaume éthéré que beaucoup appellent le " cloud ".
Si, dans le langage technique, le " cloud " fait référence à la mise en commun de ressources informatiques sur un réseau, dans la culture populaire, le " cloud " désigne et englobe toute la gamme des infrastructures qui rendent possible l'activité en ligne. Comme un cumulus bouffi dérivant dans un ciel bleu clair, refusant de conserver une forme solide, le cloud du numérique est insaisissable, son fonctionnement interne est largement mystérieux pour le grand public, un exemple de ce que le cybernéticien du MIT Norbert Weiner a appelé une "boîte noire". Mais tout comme les nuages au-dessus de nous, aussi informes ou aériens qu'ils puissent paraître, sont en fait constitués de matière, le cloud du numérique est lui aussi implacablement matériel.
Pour aborder la matière du cloud, nous devons démêler les bobines de câbles coaxiaux, les tubes de fibre optique, les tours de téléphonie mobile, les climatiseurs, les unités de distribution d'énergie, les transformateurs, les conduites d'eau, les serveurs informatiques... Nous devons nous intéresser à ses flux matériels d'électricité, d'eau, d'air, de chaleur, de métaux, de minéraux et de terres rares qui sous-tendent nos vies numériques. Ainsi, le cloud n'est pas seulement matériel, c'est aussi une force écologique. Au fur et à mesure son expansion, son impact sur l'environnement s'accroît, alors même que les ingénieurs, les techniciens et les dirigeants de ses infrastructures s'efforcent de concilier rentabilité et durabilité. Ce dilemme n'est nulle part plus visible que dans les murs des infrastructures où vit le contenu du cloud : les usines-bibliothèques où les données sont stockées et où la puissance de calcul est mise en commun pour maintenir à flot nos applications cloud.
Cloud le carbonivore
Un "emballement thermique", une panne en cascade des systèmes de refroidissement qui interrompt le fonctionnement des serveurs qui traitent, stockent et facilitent tout ce qui est en ligne. Les frictions moléculaires de l'industrie numérique prolifèrent comme une chaleur incontrôlée. Le flux et le reflux de nos requêtes et transactions numériques, le flot d'électrons qui s'agitent, réchauffent le milieu de l'air. La chaleur est le produit résiduel du calcul et si elle n'est pas maîtrisée, elle devient un obstacle au fonctionnement de la civilisation numérique. La chaleur doit donc être réduite sans relâche pour que le moteur du numérique continue de tourner à plein régime, 24 heures sur 24, tous les jours.
Pour étouffer cette menace thermodynamique, les centres de données s'appuient massivement sur la climatisation, un processus mécanique qui réfrigère le milieu gazeux qu'est l'air, afin qu'il puisse déplacer ou éloigner la chaleur dangereuse des ordinateurs. Aujourd'hui, les climatiseurs de salle d'ordinateurs ou les systèmes de traitement de l'air de salle d'ordinateurs, qui consomment beaucoup d'énergie, sont des éléments essentiels des centres de données, même les plus avancés. En Amérique du Nord, la plupart des centres de données sont alimentés par des réseaux électriques sales, en particulier dans la "data center alley" de Virginie, où se produiront 70 % du trafic internet mondial en 2019. Pour se refroidir, le Cloud brûle du carbone, ce que Jeffrey Moro appelle une " ironie élémentaire. " Dans la plupart des centres de données actuels, le refroidissement représente plus de 40 % de la consommation d'électricité.
Alors que certains des centres de données les plus avancés, comme ceux de Google, Facebook et Amazon, se sont engagés à rendre leurs sites neutres en carbone en compensant les émissions de carbone et en investissant dans des infrastructures d'énergie renouvelable comme l'éolien et le solaire, de nombreux centres de données de plus petite taille observés n'ont pas les ressources et les capitaux nécessaires pour mener des initiatives de durabilité similaires.
Selon un rapport du Lawrence Berkeley National Laboratory, si l'ensemble du cloud était transféré vers des installations hyperscale, la consommation d'énergie pourrait diminuer de 25 %. En l'absence d'un organisme de réglementation ou d'une agence pour encourager ou imposer un tel changement dans la configuration de nos infrastructures, d'autres solutions ont été proposées pour limiter le problème du carbone dans le cloud. Certains ont proposé de relocaliser les centres de données dans des pays nordiques comme l'Islande ou la Suède, dans le but d'utiliser l'air frais ambiant pour minimiser l'empreinte carbone, une technique appelée "free cooling". Cependant, les problèmes de latence des signaux réseau rendent ce rêve d'un havre de paix pour les centres de données verts largement intenable pour répondre aux demandes de calcul et de stockage de données du monde entier.
En conséquence, le cloud a désormais une empreinte carbone plus importante que l'industrie aérienne. Un seul centre de données peut consommer l'équivalent de l'électricité de 50 000 foyers. Avec 200 térawattheures par an, les centres de données consomment collectivement plus d'énergie que certains États-nations. Aujourd'hui, l'électricité utilisée par les centres de données représente 0,3 % de l'ensemble des émissions de carbone. Si nous étendons notre comptabilisation aux appareils en réseau tels que les ordinateurs portables, les smartphones et les tablettes, le total passe à 2 % des émissions mondiales de carbone.
Pourquoi tant d'énergie ?
Au-delà du refroidissement, les besoins énergétiques des centres de données sont considérables. Pour tenir la promesse faite aux clients que leurs données et leurs services en cloud seront disponibles à tout moment et en tout lieu, les centres de données sont conçus pour être hyper-redondants : si un système tombe en panne, un autre est prêt à prendre sa place en un instant, afin d'éviter toute interruption de l'expérience utilisateur. Le centre de données est une poupée russe de redondances : systèmes d'alimentation redondants tels que les générateurs diesel, serveurs redondants prêts à prendre en charge les processus de calcul si les autres deviennent indisponibles de manière inattendue, etc. Dans certains cas, seuls 6 à 12 % de l'énergie consommée sont consacrés aux processus de calcul actifs. Le reste est alloué au refroidissement et au maintien de chaînes de dispositifs de sécurité redondants afin d'éviter des temps d'arrêt coûteux.
Précipitations
Le cloud est peut-être un carbonivore, mais le cloud est aussi assez assoiffé. Comme un pâturage, les fermes de serveurs sont irriguées. Aujourd'hui, dans de nombreux centres de données, de l'eau réfrigérée est canalisée à travers le treillis des baies de serveurs afin de refroidir plus efficacement l'installation, le liquide étant un agent de convection supérieur à l'air. Ce passage de l'air de refroidissement à l'eau de refroidissement est une tentative de réduire l'empreinte carbone, mais il a un coût.
En réponse à la prise de conscience croissante de l'impact des centres de données sur les communautés touchées par le stress hydrique, des entreprises comme Google s'engagent à devenir "eau positive" d'ici 2030, en s'engageant à "reconstituer" 120 % de l'eau qu'elles consomment dans leurs installations et bureaux. En mettant en place des systèmes coûteux de refroidissement de l'eau en "circuit fermé", des entreprises comme Google et Cyrus One sont en mesure de recycler une partie des eaux usées utilisées dans le refroidissement par évaporation, bien qu'une grande partie de l'eau s'échappe dans l'atmosphère pendant le processus d'évaporation. Outre l'optimisation de l'utilisation de l'eau et la réduction des "déchets", Google et d'autres entreprises s'engagent à investir dans les infrastructures hydrauliques et les ressources communautaires afin d'améliorer la "gestion de l'eau" et la "sécurité de l'eau".
Ces engagements, bien que louables, ne sont pas applicables et ne semblent pas réalisables compte tenu de la croissance explosive des infrastructures de stockage de données attendue au cours de la prochaine décennie (triplement selon certaines estimations). Mél Hogan, spécialiste des médias, met en garde contre le fait de confier à "Big Tech" sa propre réglementation, étant donné les liens financiers de ces entreprises avec l'industrie des combustibles fossiles et leur incapacité à respecter les délais des engagements précédents en matière de réduction des émissions de carbone ou d'autres types de déchets.
Selon le rapport 2021 sur le déficit d'émissions rédigé par le Programme des Nations unies pour l'environnement, les températures mondiales devraient augmenter de 2,7◦C d'ici la fin du siècle. Le réchauffement planétaire fera fondre les glaciers et augmentera le niveau des mers. Il en résultera la salinisation des réserves d'eau douce, la prolifération des agents pathogènes dans les réservoirs d'eau stagnante et l'intensification des processus de désertification en cours, créant ainsi des conditions de pénurie d'eau quasi généralisées d'ici 2040 si les gouvernements et les entreprises n'intensifient pas leurs efforts pour réduire les émissions. Si les engagements des entreprises n'offrent aucune garantie de réglementation des centres de données, des mécanismes de responsabilité plus importants, tels que le récent Pacte pour la neutralité climatique des centres de données, un consortium d'entreprises européennes de centres de données et de fournisseurs d'infrastructures promettant de devenir "climatiquement neutres" d'ici 2050, constituent un modèle pour des initiatives réglementaires à plus grande échelle qui pourraient avoir un impact plus considérable.
Le cloud n'est pas silencieux
Sur de vastes distances, l'échappement sonore de nos vies numériques se répercute : les vibrations infimes des disques durs, le grondement des refroidisseurs d'air, le démarrage des générateurs diesel, la rotation mécanique des ventilateurs. Les centres de données émettent des déchets acoustiques, ce que les écologistes appellent la "pollution sonore". Pour des communautés environnantes, le ronflement informatique des centres de données n'est pas seulement une gêne, mais une source de préjudice mental et physique. Brenda, infirmière de formation, a signalé une augmentation de sa tension artérielle et de son taux de cortisol avec l'apparition du bruit. David, un ingénieur logiciel d'une vingtaine d'années, a été diagnostiqué hypertendu et rencontre fréquemment un thérapeute clinique pour gérer l'anxiété causée par le bourdonnement du centre de données.
Les effets physiologiques aigus et longitudinaux de la pollution sonore industrielle sont bien documentés : perte d'audition, augmentation des hormones de stress comme le cortisol, hypertension et insomnie. Brenda et David ont rencontré d'autres résidents mécontents dans leurs communautés respectives afin de s'organiser pour le changement. Brenda a rapidement rejoint la Dobson Noise Coalition, aidant à organiser une réunion communautaire avec ses voisins, des fonctionnaires de la ville, des représentants de l'État et du gouvernement fédéral, et des employés de CyrusOne, le centre de données incriminé. David a pris position avec d'autres habitants de son immeuble et a réussi à mobiliser le département de la santé publique de Chicago pour qu'il dépose une plainte pour nuisances sonores en leur nom et qu'il obtienne une audience pour infraction à la législation sur les nuisances sonores. Bien que les efforts de ces communautés pour minimiser la pollution sonore qui leur porte préjudice se poursuivent, elles se résignent à des objectifs modestes pour améliorer le problème plutôt que de le résoudre. Contrairement à d'autres industries, les centres de données sont largement autorégulés : il n'existe pas d'agence fédérale qui régit le choix de l'emplacement et l'exploitation des installations nouvelles et existantes.
Le bruit des centres de données n'étant pas réglementé par les autorités politiques, les installations peuvent être construites à proximité immédiate des communautés résidentielles. Étant donné la nature subjective de l'audition, l'histoire de la réglementation du bruit pourrait être caractérisée par une série de contestations de l'expertise et du "droit" au calme, tel que codifié dans les régimes juridiques libéraux. Au cours de mon travail de terrain avec les communautés de Chandler et de Printer's Row, j'ai appris que le "bruit" du nuage échappe uniquement aux systèmes de réglementation. Dans de nombreux cas, l'intensité sonore des centres de données, mesurée en décibels, est inférieure au seuil d'intolérance prescrit par les ordonnances locales. C'est pourquoi, lorsque les résidents ont contacté les autorités pour qu'elles interviennent, afin d'atténuer ou de calmer leur bruit, aucune mesure n'a été prise, car les centres de données n'avaient pas techniquement violé la loi, et leurs propriétés étaient zonées à des fins industrielles. Cependant, en examinant de plus près le son, certains résidents ont signalé que le bourdonnement monotonal, une fréquence qui se situe dans la gamme de la parole humaine, est particulièrement dérangeant, étant donné la sensibilité accordée de l'oreille humaine pour discerner ces fréquences au-dessus des autres. Malgré cela, il y a eu des jours où les centres de données, fonctionnant avec des générateurs diesel, ont largement dépassé les seuils de décibels autorisés pour le bruit. Comme pour l'eau et le carbone, des entreprises locales telles que CyrusOne se sont engagées, lors de réunions communautaires, à prendre des mesures pour atténuer leur bruit, mais il s'agissait de promesses inapplicables qu'elles n'ont pas réussi à tenir à ce jour.
Des déchets millénaires
Depuis 2007, année où le premier smartphone est apparu sur le marché, plus de sept milliards d'appareils de ce type ont été fabriqués. Leur durée de vie moyenne est de moins de deux ans, conséquence de l'obsolescence de leur conception et de la soif de profiter des nouvelles fonctionnalités et capacités tape-à-l'œil. Pendant ce temps, les conditions matérielles et politiques de leur fabrication, ainsi que les ressources nécessaires à leur production, restent occultées. Dans des conditions exténuantes, les mineurs sondent inlassablement la terre pour trouver les métaux rares nécessaires à la fabrication des appareils des technologies de l'information et de la communication. Puis, dans de vastes usines comme Foxconn, situées dans le sud, où la main-d'œuvre est bon marché et où les protections juridiques des travailleurs sont rares, les smartphones sont assemblés et expédiés aux consommateurs, pour être jetés en quelques mois dans des cimetières de déchets électroniques comme celui d'Agbogbloshie, au Ghana. Ces métaux, dont beaucoup sont toxiques et contiennent des éléments radioactifs, mettent des millénaires à se décomposer. Les déchets du numérique sont écologiquement transformateurs.
L'historien Nathan Ensmenger écrit que la fabrication d'un seul ordinateur de bureau nécessite 240 kilogrammes de combustibles fossiles, 22 kilogrammes de produits chimiques et 1 500 kilogrammes d'eau. Les serveurs qui remplissent les halls des centres de données sont des biens denses et spécialisés, dont la valeur de certaines unités se chiffre en dizaines de milliers de dollars américains. Les câbles, les batteries, les systèmes d'alimentation sans coupure, les climatiseurs, les unités de distribution d'énergie et les transformateurs sont également mis hors service et éliminés périodiquement, lorsque les garanties expirent et que les unités ne répondent plus aux normes élevées de fiabilité et de redondance établies par des entités telles que l'Uptime Institute. Certains de ces composants contiennent des polychlorobiphényles toxiques et doivent être éliminés plutôt que réutilisés. Des efforts sont en cours en Europe et ailleurs pour améliorer la conception des installations et des équipements afin de prolonger la durée de vie des unités, de faciliter les réparations et de formaliser un système d'échange pour recycler les anciens équipements à l'aide de "passeports matériels" qui documentent précisément l'historique des unités. Même avec ces initiatives de durabilité, des organisations environnementales comme Greenpeace estiment que moins de 16 % des tonnes de déchets électroniques générés chaque année sont recyclés.
La dynamique écologique dans laquelle nous nous trouvons n'est pas entièrement une conséquence des limites de conception, mais des pratiques et des choix humains, parmi les individus, les communautés, les entreprises et les gouvernements, combinés à un déficit de volonté et d'imagination pour faire émerger un cloud durable. Le cloud est à la fois culturel et technologique. Comme tout aspect de la culture, la trajectoire du cloud et ses impacts écologiques ne sont pas prédéterminés ou immuables. Comme tout aspect de la culture, ils sont mutables.
Source : MIT’s Schwarzman College of Computing
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Envoyé par Nancy Rey
Keith Flint 1969 - 2019 
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