Low tech : face au tout numérique, se réapproprier les technologies

Les articles

Numérique, transition énergétique et infrastructures low tech

, par ROUSSILHE Gauthier

Qu’est-ce qu’on appelle le « Numérique » aujourd’hui ? Une des façons les plus sûres de répondre à cette question serait de décrire physiquement le « Numérique ». Derrière ce terme se cachent des bâtiments abritant des centaines voire des milliers de serveurs. Ces serveurs ont besoin d’une certaine quantité d’électricité pour fonctionner et, comme un ordinateur personnel, produisent de la chaleur. De ce fait les bâtiments qui les accueillent ont besoin d’être alimentés en électricité et d’être climatisés. Ces bâtiments s’appellent des centres de données (data centers en anglais). Ces centres de données sont raccordés entre eux par des câbles plus ou moins épais et plus ou moins longs. De grands câbles transatlantiques sont posés au fond des océans pour relier l’Amérique du Nord à l’Europe par exemple. Ces câbles au diamètre moyen de 10 centimètres sont enrobés de caoutchouc (parfois de kevlar !) et contiennent d’épais fils en cuivre et de la fibre optique. Ces câbles font partie de ce qu’on appelle des “réseaux”, au même titre que les antennes qui nous fournissent radio, 2G, 3G, 4G, etc. Finalement, les derniers acteurs qui utilisent et composent cette infrastructure sont nos ordinateurs, tablettes, téléphones. Lorsque vous voulez accéder à un site Internet sur votre téléphone, celui-ci va envoyer une requête qui va être captée par une antenne du réseau sans fil (2G/3G/4G), cette antenne va transmettre la requête à un centre de données. Celui-ci va envoyer, via des câbles, la requête au centre de données qui stocke l’information de la page du site web demandé, et ce paquet de données va transiter de nouveau via des câbles, des antennes, des centres de données pour revenir jusqu’à votre téléphone. Toute cette opération aura peut-être pris moins d’une seconde. Nous pouvons donc répondre qu’à l’usage toute cette infrastructure est ce qu’on appelle le « Numérique ».

Modélisation simplifiée d’une infrastructure numérique. Crédit graphique : Gauthier Roussilhe

Lorsqu’il commence à se développer à partir des années 1990 dans la société civile, le « Numérique » est popularisé avec deux concepts qui lui collent encore à la peau aujourd’hui : le « village global » et le mythe de la « dématérialisation ». Le concept de « village global » tiendrait au fait que la vitesse de communication permise par l’infrastructure numérique pourrait abolir les distances comme si nous vivions tous dans un petit territoire. En corollaire, ce concept aspire aussi à créer une nouvelle sociabilité où, le partage de cultures s’accélérant, nous serons à même de faire advenir la société globalisée, c’est-à-dire sans histoire (car la culture est unifiée) et sans géographie (car la distance géographique n’est plus un facteur important). Le mythe de la « dématérialisation » s’est développé en parallèle, promouvant l’idée que le numérique ferait disparaître la matérialité de nos vies quotidiennes : l’enveloppe en papier est remplacée par le courrier électronique, la cassette vidéo est remplacée par le fichier .avi ou .mov. L’infrastructure numérique tend, en effet, à être mieux cachée, elle devient même meilleure à être cachée. Passons-nous devant un centre de données en allant chercher le pain à la boulangerie, nageons-nous au milieu des câbles lorsqu’on va se baigner sur la côte atlantique ? Le « Numérique », comme nous l’avons vu en introduction, n’est en rien moins matériel que les systèmes physiques qu’il a remplacés ou concurrencés. En fait, on pourrait formuler une hypothèse qui nous aiderait à mieux comprendre la situation : est-ce qu’une infrastructure physique de cette échelle a déjà été popularisée au travers d’un discours reniant sa propre matérialité ? Il serait très difficile de nier la matérialité de la voiture et du réseau routier, celui-ci ayant d’ailleurs complètement modifié notre manière d’habiter en ville. En l’occurrence, le « Numérique » est plutôt une infrastructure « hyper-matérialisée ».

La matérialité du numérique

Quand je souhaite consulter un site depuis mon téléphone portable, de quoi ai-je besoin ? Regardons ce qu’il en est pour le téléphone, les réseaux et les centres de données. Premièrement, j’ai besoin que mon téléphone ait été fabriqué. Il faut pour cela extraire différents métaux dans des mines quelque part en Asie, en Océanie, en Afrique ou en Amérique du Sud. J’ai ensuite besoin que ces minerais soient raffinés, fondus dans des hauts fourneaux, transportés en cargo, transformés en matière première utilisée pour fabriquer des composants électroniques. Ces composants seront assemblés en usine pour obtenir un téléphone, celui-ci sera transporté par cargo jusqu’à un port quelconque et ensuite livré dans un magasin. À chacune de ces étapes j’aurai besoin d’énergie, de travail et de ressources (minerai, eau, etc). Ensuite j’ai besoin qu’il soit allumé, donc j’ai besoin d’électricité fournie par un réseau national (type EDF/Enedis). Pour donner une échelle de grandeur, si vous rechargez votre téléphone quotidiennement pendant 3 ans, l’énergie dépensée pendant ces 3 ans ne représentera en moyenne que 12 % de l’énergie totale dépensé pour ce téléphone. Les 88 % restants auront été dépensés à la production du téléphone. Quand vous renouvelez votre téléphone, vous jetez presque toute l’énergie qui aura été allouée à celui-ci. Si vous le jetez, alors de l’énergie sera de nouveau investie pour le collecter (camion poubelle), le trier (chaîne de tri), le traiter (équipement dédié) ou le broyer (broyeuse). Comme vous pouvez le voir, la maximisation de la durée de vie des équipements est primordiale pour économiser de l’énergie et des ressources.

Il en va de même pour le centre de données au sein duquel chaque serveur doit être produit et devra donc solliciter des minerais, pour leur transformation, leur acheminement, leur assemblage et ainsi de suite. Même à l’usage, un centre de données consomme bien plus que de l’électricité pour alimenter les serveurs et la climatisation. Le refroidissement des serveurs peut exiger des quantités colossales d’eau, un data center de taille moyenne en Californie peut aller jusqu’à utiliser 1 600 000 litres d’eau par jour pour son refroidissement. Dans une région qui connaît des problèmes récurrents d’accès à l’eau, ce genre de pression n’est pas anodin. Les réseaux nécessitent aussi un certain investissement d’énergie et de ressources à la fabrication. Le caoutchouc doit être produit quelque part, le cuivre doit être extrait, la fibre de verre doit être produite en usine. Les câbles, pylônes, antennes doivent être maintenus en état de marche et sont régulièrement visités par des techniciens.

On peut voir que, sur les trois pôles choisis, les coûts énergétiques et la quantité de ressources naturelles allouées sont phénoménaux et bien matériels, autant à la production qu’à l’usage. Si nous devions réduire la mission de cette infrastructure à une seule fonction, laquelle serait-elle ? Faire transiter des données (appelées octets en français et bytes en anglais). Combien d’énergie est nécessaire pour faire transiter un octet à travers un centre de données, un réseau et finalement un terminal (ordinateur, tablette, smartphone, TV) ? D’après les modèles de calcul du Shift Project, il faut 0.00000000072 kWh pour faire transiter un octet dans un centre de données, il faut 0.00000000152 kWh pour faire transiter un octet via WiFi et câbles et il faut 0.00021 kWh par minute pour maintenir allumer votre terminal. Ces chiffres peuvent sembler très abstraits ; alors comment se transforment-ils lorsqu’on les ramène à un usage de notre vie quotidienne ? Disons que vous regardiez une vidéo de 10 minutes en haute définition sur YouTube, cette vidéo fait 200 Mo (soit 200 000 000 octets). Le transit de ces 200 Mo aura nécessité 100 Wh, soit un four de 2 000 W à pleine puissance pendant 5 minutes, et vous aurez émis 3 grammes d’équivalents carbone si vous êtes en France. Pour la même action mais sur le réseau énergétique états-unien, qui utilise bien plus de charbon et de pétrole pour faire de l’électricité, vous aurez émis à peu près 42 grammes d’équivalents carbone. D’après le même organisme on estime que la consommation énergétique du « Numérique » en 2017 était répartie à 45 % dans la production des équipements (TV, ordinateurs, smartphones, etc.) et 55 % dans l’utilisation des équipements. De même on estime qu’en 2025 un peu plus de 5 % de la consommation énergétique mondiale sera allouée au « Numérique ». Dans ce contexte, en 2025 le « Numérique » pourrait représenter 7,5 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre.

Les enjeux d’énergie et de transition face au « Numérique »

Aujourd’hui, une grande partie des efforts de transition portent sur la réduction des gaz à effet de serre, dus à leur effet majeur dans le réchauffement planétaire. Cette réduction pourrait être obtenue par plusieurs moyens : réduire la consommation énergétique mondiale, « décarboner » la production énergétique en s’appuyant sur des modèles énergétiques à bas-carbone (hydroélectrique, éolien, solaire, nucléaire) ou les deux à la fois. Or la demande d’énergie croissante ne semble pas permettre la réduction de la consommation énergétique, à l’inverse elle l’amplifie rapidement. De même, cette demande croissante d’énergie ne laisserait pas le temps de faire la transition de l’infrastructure énergétique nécessaire. Il semblerait de toute évidence que la dynamique dans laquelle s’inscrit le « Numérique » ne s’accorde pas avec, voire freine, les efforts de transition nécessaires pour stabiliser le réchauffement planétaire à 2 °C. Les usages actuels du « Numérique » ont été basés sur une énergie abondante, peu chère et très intensive, les modèles de production énergétique peu carbonés ne disposeront pas de la même latitude.

Face à ce constat général et au constat qu’une grande part de l’infrastructure et les usages du « Numérique » ont été structurés autour d’un mix énergétique qui n’est plus possible, comment redéfinit-on les usages de numériques à « énergie bas-carbone » ? Comment redéfinir les infrastructures à la bonne échelle et avec les bons impacts ? Car, malgré ces insoutenables bagages, l’arrivée du « Numérique » a permis certains types d’usage qu’il faut continuer à faire prospérer. En dehors des GAFAM, des initiatives comme Wikipédia semblent bonnes à cultiver, les moyens de communication à longue distance permettront de coordonner les efforts internationaux de transition, les modèles d’adaptation du climat ne se feront pas sans une puissance de calcul permise par l’infrastructure numérique. Tous les services et outils que des citoyen·nes créent d’eux-mêmes face à un problème ou pour un usage précis sont des pratiques à cultiver. Le « Numérique » n’est pas une fin en soi mais est définitivement un outil nécessaire pour faire face à la complexité d’une planète en crise écologique fondamentale ; même si cette crise est due à l’action de quelques humain·es et de leurs infrastructures, comme le Numérique. À nous de redéfinir les contraintes structurelles qui permettront au « Numérique » de se redévelopper de façon à accompagner les nécessaires efforts de transition aujourd’hui et demain.

Réintégrer le « Numérique » dans la transition écologique et énergétique

Aujourd’hui, nous connaissons l’empreinte matérielle de l’infrastructure numérique. Nous savons aussi que celle-ci et ses usages sont intrinsèquement liés à l’énergie carbonée (gaz, charbon, pétrole). Les deux gros impacts du numérique sont connus : la production des équipements utilisateurs (smartphone, ordinateur, tablette, télévision, objet connecté, etc.) et la production d’énergie pour, notamment, les alimenter en électricité. Le premier levier pour réduire le poids du numérique est donc de rallonger la durée de vie des équipements. Cela implique de favoriser les garanties, de concevoir des équipements facilement réparables, de pousser les mêmes standards pour tous les fabricants, de ralentir les cycles de nouveaux produits (un nouvel iPhone sur le marché tous les ans n’est pas acceptable).

On peut aussi se demander quels usages et pratiques sont problématiques. Nous savons également que le plus gros usage d’Internet est la vidéo en ligne. Une des entreprises de vidéos en ligne qui fait transiter le plus de données, et consomme donc beaucoup d’énergie et émet beaucoup du carbone, est Netflix. Cette entreprise envoie en streaming des vidéos en haute définition, longues (un épisode peut aller de 20 minutes à 1 heure) et à beaucoup de personnes (150 millions d’utilisateur·rices en janvier 2019). Des astuces de design sont utilisées pour prolonger la lecture des vidéos, comme la lecture automatique du prochain épisode au bout de 15 secondes. L’ensemble de ces usages et pratiques peut trouver une logique majoritairement si l’énergie pour faire fonctionner tout cela est peu chère, donc abondante, disponible de façon constante. Si l’énergie était chère et limitée, les raisons pour pousser quelqu’un à regarder l’épisode suivant seraient bien plus minces.

Il faut repenser le « Numérique » en partant du principe qu’il faut réduire notre consommation énergétique, rendre la production énergétique plus propre et limiter les émissions de gaz à effet de serre. Peu d’industries du « Numérique » incluent ces principes et finalement peu de personnes qui créent des services numériques l’entendent et savent comment faire. Il faut que des entreprises soient prêtes à concevoir des équipements durables et réparables, comme Fairphone le propose, et aussi favoriser la location des équipements plutôt que leur renouvellement pour un euro. Il faut aussi former les designers qui conçoivent les applications et les sites web que nous utilisons tous les jours à des pratiques comme le « low tech numérique » ou « la conception web à bas-carbone ».

Penser les usages du numérique avec moins de carbone et d’énergie

Intéressons-nous de plus près à la conception d’un service numérique. Quand un client demande à une agence web de créer un site web ou un service numérique, les deux parties prenantes s’accordent sur un budget financier. En règle générale le client définit combien d’argent il est prêt à investir pour concevoir le service numérique voulu, l’agence définit l’équipe (chef de projet, designers, développeur·ses) qu’elle peut allouer dans le budget annoncé. Généralement une négociation s’ensuit autour des objectifs du client pour le service numérique et les coûts nécessaires pour y répondre du côté de l’agence. Or travailler avec un budget financier n’inclut en aucun cas les impératifs énergétiques/hydriques/matériels et d’émissions de carbone, le choix d’une infrastructure numérique plus ou moins propre et le choix des outils appropriés.

Avant de concevoir un service numérique, il faudra aussi savoir si la numérisation dudit service aura moins d’impacts (énergie, eau, matériaux, CO2) que le service existant non-numérique. Cela implique de faire des audits en amont. Des méthodologies internationalement acceptées existent aujourd’hui pour estimer les impacts potentiels d’un outil numérique, il s’agit des normes ISO 14044 et 14062. Ces méthodes définissent le cadre d’analyse d’un cycle de vie (ACV). C’est-à-dire qu’elles indiquent quelles dépenses énergétiques, hydriques, matérielles il faut comptabiliser dans toutes les étapes de la conception d’un produit ou d’un service, de l’extraction des minerais jusqu’à la mise en décharge ou le recyclage. Ces normes définissent aussi ce qu’il faut compter sur un usage-type (regarder un article en ligne, acheter un billet de train sur une application dédiée, etc.).

Si le service numérique est pertinent d’un point de vue des usages et des impacts, alors la conception peut démarrer. Celle-ci devrait partir du principe que, pour limiter les émissions de carbone, il faut limiter la consommation énergétique et ainsi limiter le flux de données à faire transiter pour l’usage dudit service. Dans cette optique, partir d’un budget énergétique semble le plus judicieux. Si nous partons d’un budget carbone, alors c’est le mix énergétique du pays qui définira combien d’énergie et donc de données on peut allouer. Le mix énergétique états-unien ou chinois dépasse les 500 grammes d’équivalents CO2 pour produire un kWh, celui de la France est aux alentours de 50 grammes. Partir d’un budget carbone serait inégalitaire et ne permettrait pas une réduction de la consommation énergétique.

Quels enjeux pour la conception ?

Concevoir des services numériques, en limitant leurs impacts et en maximisant leur utilité, implique de mieux comprendre l’infrastructure numérique. Il convient de faire les bons choix en termes d’hébergement (le serveur dans un centre de données), d’énergie et d’usages, en prenant en compte la production et l’utilisation de ladite infrastructure. Côté hébergement, étant donné que la question du renouvellement et de la durabilité des équipements est prioritaire, il s’agit de leur faire subir le moins de charge possible en nécessitant le moins d’espace possible. On peut supposer que, à trafic égal, si la taille des fichiers hébergés est réduite, on fera transiter moins de données ; moins de calcul associé, on ne participe pas à l’augmentation du parc des serveurs et structurellement on consomme moins d’énergie. Les conseils exprimés ci-dessus peuvent alors prendre la forme des recommandations suivantes :

  • 1-Créer des services légers et peu complexes qui marchent sur tout type d’appareil, même les plus vieux, et tout type de réseau (3G, 4G) afin de favoriser la durabilité des équipements ;
  • 2- Côté hébergeur, réduire le poids du site, la demande de calcul et le flux de données à son minimum et, côté client, réduire le poids moyen d’une page à son minimum ;
  • 3- Faire des choix techniques qui mobilisent le moins d’équipements possibles ou qui distribuent l’effort sur des équipements existants et durables ;
  • 4- Ramener à l’essentiel le contenu du site et réduire de façon drastique le poids des contenus restants ;
  • 5- Rendre visible la démarche et la documenter (faciliter le travail de la communauté).

Dans une optique où nous aurions déjà un service numérique déployé et voudrions l’intégrer dans un principe de numérique à faible impact, voici une liste de recommandations pratiques :

  • 1- Réaliser un audit des équipements mobilisé
  • 2- Repenser le service pour le rendre le plus léger et le moins complexe possible afin qu’il marche sur tout type d’appareil, même les plus vieux, et tout type de réseau (3G, 4G). Cela favorise la durabilité des équipements ;
  • 3- Redimensionner les usages de ces équipements par rapport au trafic et aux usages observés ;
  • 4- Vérifier que le centre de données est géographiquement proche ;
  • 5- Obtenir des informations sur l’approvisionnement énergétique du centre de données, son PUE, sa politique d’achat, de renouvellement et de recyclage ;
  • 6- Changer pour une offre plus transparente dès que possible ;
  • 7- Essayer de récupérer les données de consommation électrique du site et la méthodologie de calcul.

Plus un service numérique sera léger et sobre, plus le contenu des pages sera travaillé différemment, notamment sur les images/vidéos et les scripts qui constituent généralement 90 % du poids d’un site. Cela veut dire moins d’images et/ou traitées différemment. Il est préférable de mettre de côté tous les éléments stylistiques superficiels (animation) et réduire au maximum l’usage de Javascript. Il faut bien penser les usages du site pour allouer justement le poids des données. Si votre site s’axe sur une lecture de textes longs, allouez plus de données pour privilégier une bonne expérience de lecture. Le site du Monde Diplomatique, sans être spécialement à faible impact, est un bon exemple des arbitrages possibles dans ce cas. Il s’agit aussi de faire attention à l’intégration de widgets sociaux (boutons Facebook, Twitter...). Par exemple, lors de l’analyse du site d’une association, on s’est aperçu que l’ouverture de la page d’accueil faisait transiter 8 Mo de données, dont 4 Mo uniquement pour le fil d’actualité de Facebook qui avait été intégré.

En termes de design, le low tech offre de nombreux champs encore inexploités, qui vont demander beaucoup d’imagination et d’innovation pour s’adapter aux contraintes structurelles de systèmes techniques et énergétiques. Tout est à faire, et espérons que de plus en plus de designer·ses chevronné·es s’en saisiront pour proposer de nouvelles expériences et usages.

Conclusion

Le « Numérique » doit impérativement réduire son empreinte matérielle et énergétique. Les modèles de conception dont nous disposions auparavant étaient fondés sur une hypothèse d’énergie abondante et d’immatérialité des infrastructures. Il est donc urgent de fixer des nouvelles limites structurelles à la conception du « Numérique », basées sur nos objectifs de transition, et d’établir des nouvelles règles de conception pour les designeur·ses et les développeur·ses.

De plus, la conception à faible impact dispose de nombreux avantages. Quand un service numérique devient plus léger, plus de personnes, quelle que soit l’ancienneté de leurs téléphones ou l’état du réseau des télécommunications (2G/3G), peuvent y accéder. Le premier avantage est donc l’accessibilité technique et économique. De même, puisque le site est plus léger, il devient aussi plus rapide, l’ensemble des sites à faible impact atteint généralement des notes maximales de la part des outils de test standards (Google Pagespeed Insights, Pingdom Tools) car ils excellent de fait sur tous les standards du web. Ce type de sites ne favorise pas la collecte des données personnelles car elle augmente la complexité des sites et le transfert inutile de données. Si l’obtention d’un certain type de donnée personnelle est définie comme essentielle et est autorisée par l’utilisateur, celle-ci doit être stockée directement sur le site et n’est pas envoyée vers un service tiers afin d’éviter un flux de données excessifs. En ce sens, la conception numérique à bas impact contribue directement au respect de la vie privée. Le dernier avantage est finalement la réduction des coûts financiers liés à l’usage du numérique. En diminuant l’espace requis sur les serveurs, en diminuant drastiquement le flux de données et en minimisant toute complexité excessive ou stylistique, les coûts d’hébergement, ainsi que les coûts de conception baissent.

Dans sa démarche de matérialisation des infrastructures et des impacts écologiques, la conception numérique à faible impact ou « low tech numérique » ouvre un chantier aussi vaste qu’enthousiasmant. La convergence de la réduction des impacts, de la réduction des coûts et de l’augmentation de l’accessibilité pour tous les publics devrait en faire un objectif prioritaire d’innovation pour les designeur·ses et les développeur·ses. Il nous reste aujourd’hui énormément de travail pour imaginer ce que peuvent être les « numériques », c’est-à-dire les pratiques diverses du « numérique », dans un contexte de transition écologique et énergétique et non plus le « Numérique » comme façon unique de penser et pratiquer les outils numériques basés sur une énergie abondante et insoutenable.

OUTILS ET DOCUMENTATION
Pour trouver son hébergeur « vert » :

  • Aiso
  • Infomaniak
  • Greengeeks
  • all2all
  • Ecohost

Compresser ses médias :

  • ImageOptim
  • reSmushit (image)
  • ImageCompressor
  • Handbrake (vidéo)

Pour calculer combien de carbone votre site web émet :

  • EcoIndex
  • Website Carbon

Pour tester la vitesse de votre site :

  • Pingdom Tools
  • Webpage Test
  • PageSpeed Insights

Pour générer un site radicalement low tech :

  • txti