Les verrouillages de coronavirus ont conduit à une réduction massive des émissions mondiales, mais il existe un domaine dans lequel la consommation d’énergie est en hausse – en hausse – pendant la pandémie: le trafic Internet.
Le streaming vidéo, les jeux et la diffusion en direct à forte intensité de données pour les classes commerciales, universitaires et scolaires font grimper l’énergie.
Les estimations peuvent être notoirement difficiles et dépendent de la source d’électricité, mais six heures de vidéo en streaming peuvent être l’équivalent de brûler un litre d’essence, en raison des émissions de l’électricité utilisée pour alimenter les centres de données qui diffusent la vidéo.
En fait, on estime que l’énergie associée au secteur informatique mondial – de l’alimentation des serveurs Internet au chargement des smartphones – a la même empreinte carbone que les émissions de carburant de l’industrie aéronautique (avant la mise à la terre des avions).
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Mais l’Australie est un leader mondial dans la recherche pour réduire l’énergie utilisée dans l’informatique, ce qui est vital pour répondre à la demande de streaming sans le coût environnemental.
D’où viennent les données?
La vidéo nécessite d’énormes quantités de données et représente environ 80% des données transmises sur Internet. Une grande partie de l’énergie nécessaire aux services de streaming est consommée par les centres de données, qui fournissent des données à votre ordinateur ou appareil. De plus en plus hébergés dans de vastes bâtiments de taille d’usine, ces serveurs stockent, traitent et distribuent le trafic Internet.
Des recherches menées en 2015 ont révélé que les centres de données pourraient consommer jusqu’à 13% de l’électricité mondiale d’ici 2030, soit environ 6% des émissions mondiales de dioxyde de carbone. Et le projet Eureca financé par la Commission européenne a révélé que les centres de données des pays de l’UE consommaient 25% d’énergie en plus en 2017 par rapport à 2014.
Imaginez à quoi ressembleront ces chiffres à la fin de cette année d’utilisation d’Internet à domicile.
Répondre aux demandes avec la loi de Moore
La croissance de l’informatique est souvent prise pour acquise. Contrairement à l’ancien temps de l’Internet commuté, nous exigeons maintenant un film de trois heures, en haute définition, à télécharger immédiatement. Nous voulons des téléphones capables de filmer comme un pro.
Rien de tout cela n’est gratuit. Ce n’est pas non plus durable. Chaque année, le nombre de calculs, ou de transmission d’informations à travers l’espace, effectués dans le monde, augmente de 60%, selon une étude de 2011.
Tout ce calcul utilise des «transistors». Ce sont de minuscules commutateurs qui amplifient les signaux électriques et sont fabriqués à l’aide d’une technologie à base de silicium.
Au cours des 40 dernières années, notre besoin toujours croissant de plus de calcul a été largement satisfait par les améliorations incrémentielles de la technologie informatique basée sur le silicium – des puces toujours plus petites, toujours plus rapides et toujours plus efficaces. Nous appelons ce rétrécissement constant des composants en silicium la «loi de Moore».
Par exemple, depuis la fin des années 1970, la longueur des transistors diminue d’environ 30% et la superficie d’environ 50%, tous les deux ans. Cela réduit l’énergie utilisée pour allumer et éteindre chaque transistor d’environ 50%, ce qui est meilleur pour l’environnement.
Alors que chaque transistor n’utilise qu’une infime quantité d’énergie, il y a des milliards de transistors dans une puce d’ordinateur typique, chacun commutant des milliards de fois par seconde. Cela peut ajouter une grande quantité d’énergie.
Nous avons besoin de meilleures puces
Récemment, il est devenu beaucoup plus difficile (et beaucoup plus coûteux) de poursuivre de telles tendances, et le nombre d’entreprises qui recherchent des composants plus petits diminue rapidement.
À l’échelle mondiale, quatre entreprises ont fabriqué des puces avec des transistors de 14 nanomètres (nm) en 2014, mais ces dernières années, elles ont eu du mal à continuer à réduire la taille des transistors en silicium. Global Foundries a complètement abandonné cette course en 2018 et Intel a rencontré d’énormes problèmes de fabrication à 10 nm. Cela ne laisse que deux entreprises (Samsung et TSMC) fabriquant des transistors 7 nm aujourd’hui.
La réponse n’est donc pas de désactiver Netflix. La réponse est de créer de meilleures puces informatiques.
Mais nous avons tout ce que nous pouvons en silicium, nous devons donc utiliser autre chose. Si nous voulons que l’informatique continue de croître, nous avons besoin de nouveaux ordinateurs écoénergétiques.
L’Australie est un chef de file des solutions basse consommation
L’Australie est le leader mondial dans ce nouveau domaine pour remplacer l’électronique conventionnelle. Le Centre d’excellence de l’ARC sur les futures technologies électroniques à faible consommation d’énergie (FLEET) a été créé en 2017 pour relever précisément ce défi.
L’année dernière, des scientifiques de FLEET ont publié une recherche dans Nature révélant la découverte que le matériau «topologique» sodium-bismuthide pourrait être la clé de la réalisation de l’électronique à très basse énergie.
Ces isolateurs dits topologiques, qui ont conduit au prix Nobel de physique 2016, ne conduisent l’électricité que le long de leurs bords, et dans un sens, sans perte d’énergie due à la résistance.
Cette découverte est une première étape vers le développement d’une solution de remplacement basse énergie pour l’électronique conventionnelle à base de silicium.
D’autres centres de recherche de premier plan en Australie s’attaquent à différents aspects de ce défi. Par exemple, un centre s’efforce de réduire l’énergie utilisée dans la communication omniprésente de données numériques. Deux autres adoptent une approche différente, développant une toute nouvelle technologie quantique pour l’informatique qui promet d’accélérer considérablement et d’améliorer l’efficacité de certaines tâches informatiques difficiles.
D’autres pays se concentrent également sur le développement d’alternatives au besoin non durable d’une électronique meilleure et plus rapide, car nous ne pouvons pas maintenir l’énergie nécessaire pour ces technologies existantes et futures.
Toutes ces technologies sont encore confinées à des laboratoires spécialisés et sont probablement à au moins une décennie de trouver leur chemin dans les appareils de tous les jours. Mais nous ne nous attendons pas à ce que la demande d’informatique disparaisse, et le problème énergétique en informatique ne fera que s’aggraver.
Cet article est republié à partir de The Conversation par Michael Fuhrer, professeur de physique, Université Monash et Errol Hunt, coordinateur principal de la communication, Université Monash sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.
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