Impact du numérique en questions (et tentatives de réponse) - Karin Dassas (Institut d'Astrophysique Spatiale - Orsay ) - EcoInfo
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Impact du numérique en questions (et
tentatives de réponse)
Karin Dassas (Institut d’Astrophysique Spatiale – Orsay )
16 avril 2021 Séminaire ObAS
Sommaire § Présentation du GDS Ecoinfo § Impact environnemental du numérique § Focus bonnes pratiques ecoconception service numérique § Conclusion 16 avril 2021 Séminaire ObAS 2
GDS EcoInfo
Le GDS EcoInfo, ce sont des ingénieurs, des chercheurs, des étudiants
des secteurs de la recherche et de l’enseignement supérieur en France
autour d’un objectif commun :
Agir pour réduire les impacts (négatifs) environnementaux et sociétaux
des TICs (Technologies de l’Information et de la communication)
INS2I (Informatique) et l’INEE (écologie et de environnement) du CNRS
https://fr.linkedin.com/company/ecoinfo https://ecoinfo.cnrs.fr/agir-avec-nous/
16 avril 2021 Séminaire ObAS 3
GDS EcoInfo 16 avril 2021 Séminaire ObAS 4
GDS EcoInfo 16 avril 2021 Séminaire ObAS 5
GDS EcoInfo
https://ecoinfo.cnrs.fr/agir-avec-nous/
16 avril 2021 Séminaire ObAS 6
Impact environnemental des TICs
Ref : J. Combaz https://ecoinfo.cnrs.fr/wp-content/uploads/2019/07/2019-07-04_AmiQual4Home_nobackup.pdf
16 avril 2021 Séminaire ObAS 7
Evolution Concentration CO2 Source: Pierre-Yves Longaretti https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ 16 avril 2021 Séminaire ObAS 8
Evolution Concentration CO2
Source: Pierre-Yves Longaretti
16 avril 2021 Séminaire ObAS 9
Emissions GES = Ordres de grandeur
CO2eq : désigne le poten.el de réchauffement global d'un gaz à effet de serre,
calculé par équivalence avec une quan.té de CO2 qui aurait le même poten.el de
réchauffement global
16 avril 2021 Séminaire ObAS 10Emissions GES = Ordres de grandeur 16 avril 2021 Séminaire ObAS 11
Emissions GES = Ordres de grandeur
Laptop + écran ~ 1t CO2
Serveur calcul ~ 4t CO2
Serveur stockage ~ 5t CO2
Pas (encore) de données CO2 GPU !
16 avril 2021 Séminaire ObAS 12Emissions GES = Ordres de grandeur
Unité eq CO2
Hardware
Laptop 350 kg Fab + Tr (ecodiag)
Serveur 1500 kg Fab + Tr (ecodiag)
Usage
Usage Serveur 2500 kg Consommation + PUE=1.4
(clim)
Usage laptop + écran (1an) 10 kg Consommation seule
1h.coeur (HPC) 5g Estimation GRICAD
Stockage 1 Go par an (scratch) 15 g Fab + Tr + Usage
Stockage 1 Go par an (redondant) 35 g Fab + Tr + Usage
Transfert 1Go (Paris - Orsay) 0.5 g Etude Renater (stage)
Transfert 1Go (Paris - Montpellier) 1.5 g Etude Renater (stage)
Référence stage Renater : Marion Ficher, Françoise Berthoud, Anne-Laure Ligozat, Patrick Sigonneau. https://ecoinfo.cnrs.fr/wp-
content/uploads/2020/12/Rapport-revise-1Go-VF02-2021.pdf
Référence estimation GRICAD : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02549565v1/document
16 avril 2021 Séminaire ObAS 13Emissions GES mondiales par secteur
AFAT (agriculture, foresterie
et autres affectations des
terres)
Répar99on des émissions
anthropiques totales de GES
(gigatonnes d’équivalent-CO2 par
an, Gtéq CO2/an) :
source rapport GIEC 2014
hLps://www.ipcc.ch/site/assets/upl
oads/2018/02/SYR_AR5_FINAL_full
_fr.pdf Figure 1.6
16 avril 2021 Séminaire ObAS 14Emissions GES = Ordres de grandeur Contribu)ons par secteur aux émissions totales de GES selon différentes métriques Le forçage radia,f intégré est employé pour calculer les poten,els de réchauffement global (PRG), tandis que le réchauffement à un point donné de l’avenir sert à calculer les poten,els d’évolu,on de la température planétaire (GTP). source rapport GIEC 2014 https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/SYR_AR5_FINAL_full_fr.pdf encadré 3.2 16 avril 2021 Séminaire ObAS 15
Le numérique dans tout çà ? Part du numérique dans les émissions GES mondiales Source : h*ps://theshi0project.org/wp-content/uploads/2021/03/Note-danalyse_Numerique-et-5G_30-mars-2021.pdf 16 avril 2021 Séminaire ObAS 16
Le numérique dans tout çà ? Distribution par poste de l’empreinte carbone mondiale
39 % prod / 61 % utilisation
Source : https://theshiftproject.org/wp-content/uploads/2021/03/Note-danalyse_Numerique-et-5G_30-mars-2021.pdf
16 avril 2021 Séminaire ObAS 17Emissions GES : où sont nos données / calculs ?
h5ps://www.electricitymap.org/map
16 avril 2021 Séminaire ObAS 18Facteur d’émission
Intensité énergétique du numérique
Le facteur d’émission traduit l’intensité carbone de la production d’électricité, au
vu du mix électrique en vigueur dans la zone géographique
§ Union Européenne : 0,276 kgCO2e/kWh
§ France : 0,035 kgCO2e/kWh
§ Etats-Unis : 0,493 kgCO2e/kWh
§ Chine : 0,681 kgCO2e/kWh
§ Autres (facteur moyen mondial) : 0,519 kgCO2e/kWh
Source : The shift project
16 avril 2021 Séminaire ObAS 19Le numérique dans tout çà ? Répar5on en France en 2020 Source : https://www.greenit.fr/wp-content/uploads/2021/02/2021-01-iNum-etude-impacts-numerique-France-rapport-0.8.pdf 16 avril 2021 Séminaire ObAS 20
Le numérique dans tout çà ? 16 avril 2021 Séminaire ObAS 21
Emissions GES du numérique
Ref : J. Combaz h/ps://ecoinfo.cnrs.fr/wp-content/uploads/2019/07/2019-07-04_AmiQual4Home_nobackup.pdf
Note KD : 7%
nouveau rapport
The Shift
16 avril 2021 Séminaire ObAS 22Exemples impact eqCO2 projets de recherche
EqCO2 kg
2,50E+06
2,00E+06
1,50E+06
1,00E+06
5,00E+05
0,00E+00
1000 AR Paris NY GIEC simulations climatiques : projets COVID GENCI simulation des gerbes simulation Mission Pl anck
300 millions GENCI et 200 atmosphériques de photons
millions meteofrance gamma avec le CTA
(Cherenskox Telescop Array ),
sur un an.
+ hors échelles : LHC avec 28000 AR Paris NY : Boson de Higgs :
4 expériences LHC (Grand collisionneur de hadrons) qui enregistrent les particules issues des collisions entre proton
Total approximatif heures de calcul sur 1 an = 7Md heures de calcul = 28 000 tonnes EqCO2
Sources : Données GENCI et estimations après enquêtes non officielles (Planck et LHC)
Estimation faite en utilisant le facteur de conversion 1 heure de calcul = 0.004 kg EqCO2
16 avril 2021 Séminaire ObAS 23Impact environnemental heures de calcul
Chiffres à comparer aux émissions GES mondiales.
https://www.globalcarbonproject.org
36,8 GigaTonnes à cause des émissions énergie fossile et fabrication du
ciment, + 6 Gigas 43,6 GigaTonnes de CO2 émis en 2019
(Still) Dare mighty things (slogan JPL) !
Pas une raison pour ne pas adopter les bonnes pra5ques !
16 avril 2021 Séminaire ObAS 24Focus Ecoconception Service
Numérique
Bonamy, C., Boudinet, C., Bourgès, L., Dassas, K., Lefèvre, L., & Vivat, F.
Je code : les bonnes pratiques en éco-conception de service numérique à destination des
développeurs de logiciels
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/
16 avril 2021 Séminaire ObAS 25Agir à chaque étape 16 avril 2021 Séminaire ObAS 26
Agir à chaque étape : avant Je réfléchis au nombre de fonctionnalités du logiciel : Je favorise le libre : réu
Agir avant : Je choisis mon langage et/ou ma pile logicielle : tout est affaire de compromis… 1/2 Ref 6.x dans https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/ 16 avril 2021 Séminaire ObAS 28
Agir avant : Je choisis mon langage et/ou ma pile logicielle : tout est affaire de compromis… 2/2
• langages compilés (natifs ou habituellement interprétés mais optimisés, p.ex. grâce à
Numba ou PyThran pour Python) à privilégier pour les traitements lourds, haute
performance ou temps réel
• langages faciles d'accès (interprétés) à privilégier pour les traitements moins
contraints, afin de faciliter la maintenance, le ré-usage et ainsi la durabilité
• pour les langages interprétés, les performances peuvent être grandement améliorées
par l'utilisation de libraires compilées (p.ex. NumPy pour python)
• paralléliser les tâches autant que possible
• toutes les briques ne doivent pas forcément être écrites dans le même langage
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/
16 avril 2021 Séminaire ObAS 29Agir Avant
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/
16 avril 2021 Séminaire ObAS 30Agir à chaque étape 16 avril 2021 Séminaire ObAS 31
Agir Pendant
Outil de versionning (oui mais…) Documentation
J'utilise un outil de gestion de version, mais :
Je documente mon code :
• j'évite ou limite d'y stocker les paquets binaires et les jeux
• pour les utilisateurs, mais aussi pour les
de données non indispensables développeurs
• je ne place pas en gestion de version les produits de • je n'hésite pas à utiliser des outils permettant de
compilation ni les fichiers de sortie
mixer code et documentation (notebooks)
Intégra.on con.nue (oui mais…)
• je réfléchis à mon Intégra2on Con2nue (CI). Je choisis un docker
de taille minimum, j’ac2ve ma CI uniquement sur certaines
branches et j’envisage une exécu2on programmée.
Ainsi je n’exécute pas tous les tests et ne produis pas tous les
fichiers à chaque modifica2on
• je surveille la durée des jobs, leur nombre, la taille des artefacts,
le trafic réseau
• je privilégie les forges mutualisées
Boris Parygin Notebook spread/ 1966
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/
16 avril 2021 Séminaire ObAS 32Agir Pendant
Je m'impose des normes de codage et
prévois des tests (oui car...)
• Meilleure lisibilité
• Éviter les régressions
• Ré-usage
J'op0mise mon code (oui mais...)
A8en0on à l'effet rebond :
Op#miser un logiciel peut induire à lancer davantage d’opéra#ons ou traiter davantage de données, donc l'empreinte
écologique du service ne sera pas réduite (Paradoxe de Jevons).
L'op#misa#on devrait servir simplement à réduire la consomma#on énergé#que et des ressources, et si possible
d’arriver plus vite au résultat. Chaque exécu#on a un impact !
Il est primordial de n’op0miser que ce qui a le plus d’impact (Loi de Pareto).
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/
16 avril 2021 Séminaire ObAS 33Agir à chaque étape 16 avril 2021 Séminaire ObAS 34
Agir Après
Déploiement : sobriété numérique Je distribue et maintiens mon code : favoriser la
durabilité et la simplicité
• hébergement mutualisé, labellisé COC,
au plus près des données et des utilisateurs Diffusion
• virtualisation,
• je dépose le logiciel en un endroit unique et facilement
sauf cas particuliers (HPC)
accessible
• attention aux effets rebond :
• déclaration auprès de Software Heritage [11.2]
multiplication des machines virtuelles, services
Gestion des mises à jour
l je réduis la taille des produits logiciels
Production : amélioration continue l je rationalise leur nombre et leur fréquence
• supervision et alertes :
pics CPU, ressources, consommation électrique
• adapter service en fonction des usages
• Réduire fréquences et volumes des sauvegardes
Exemples d'outils de supervision : top, vmstat, zabbix,
scalasca, nagios, prometheus, grafana
Exemples d'ou-ls u-lisés pour l'améliora-on con-nue du service numérique
(source : PNGEgg, adaptée par C. Bonamy)
16 avril 2021
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/ Séminaire ObAS 35REX TP Ecoconception / étude sur DELL R610 – Zimmer / Laurent Lefevre Inria
Extrait de
https://gricad-gitlab.univ-grenoble-alpes.fr/bonamyc/ecoinfo_anf/blob/master/slides/ANF_2019_Autrans_EcoInfo_Laurent_Lefevre.pdf
Dell R610 -ˇ Zimmer LMG450
16 avril 2021 Séminaire ObAS 36Sobriété = consommer le juste nécessaire / ne pas gaspiller : achats matériels, heures de
calcul, mémoire, stockage, archivage
Poli=que de ges=on des données et des codes :
§ Granularité ? garder / archiver tous les data sets, runs, paquets ?
§ Pérennité des jeux de données (DOI, zenodo, opidor ?)
§ Accumula=on (code, data, infrastructures) sur le long terme ?
Probléma=que liée à la mutualisa=on :
§ Datacentre local ou na=onal ?
§ Cloud public ou privé ?
§ ALen=on à l’effet rebond
§ Débat sur les technos qui pourraient permeLre de réduire l’impact environnemental
16 avril 2021 Séminaire ObAS 37Pour aller plus loin Comparaison de l’impact en fonc4on des langages : https://arxiv.org/pdf/2009.11295.pdf https://www.nature.com/articles/s41550-021-01342-y.epdf?sharing_token=D6WDBKpfOOcWHERGZz4AbtRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0Pc7q- oiK1_CxsdnLnqzBdV9- Xj6CQQ98qvVv9fAgz7ySxWpoPJr5C4XgOXuetbs26fddzM8jDAaP_RUyzuPDdOG_uCV2N67FsOGrLM5IQku9K2si3Kw7cSPET-ES0qGQc%3D https://gricad-gitlab.univ-grenoble-alpes.fr/bonamyc/ecoinfo_anf/blob/master/tp/2.2_langages_et_algos/TP_ANF2019.pdf https://reseau-loops.github.io/presentations/Rex_ANF_EcoInfo2019_CafeLoOPS.pdf IA : h:ps://ecoinfo.cnrs.fr/2019/10/01/impact-environnemental-de-lia/ h:ps://www.aiforhumanity.fr/pdfs/9782111457089_Rapport_Villani_accessible.pdf Tackling climate change with machine learning (David Rolnick ) https://arxiv.org/abs/1906.05433 https://www.climatechange.ai Ecosystem Impact Recherche / numérique : h:ps://labos1point5.org h:ps://theshiLproject.org/lean-ict/ h:ps://www.planet-techcare.green https://www.economie.gouv.fr/files/files/directions_services/cge/consommation-energique-numerique.pdf Enjeux globaux : h:ps://ecoinfo.cnrs.fr/wp-content/uploads/2019/10/ANF2019_EnjeuxEnvironnementaux-Autrans-PYL-1.pdf + tous les liens de la plaquette ecoconception: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03009741/ 16 avril 2021 Séminaire ObAS 38
Merci pour votre a-en/on ! 16 avril 2021 Séminaire ObAS 39
REX TP Ecoconception
Références
Extrait de
https://gricad-gitlab.univ-grenoble-alpes.fr/bonamyc/ecoinfo_anf/blob/master/slides/ANF_2019_Autrans_EcoInfo_Laurent_Lefevre.pdf
16 avril 2021 Séminaire ObAS 40Le numérique dans tout çà ? 16 avril 2021 Séminaire ObAS 41
REX TP Ecoconception TP 1
REX TP Ecoconcep:on TP1 / synthèse comparaison équipe 1
https://gricad-gitlab.univ-grenoble-alpes.fr/bonamyc/ecoinfo_anf/blob/master/tp/2.2_langages_et_algos/TP_ANF2019.pdf
hCps://gricad-gitlab.univ-grenoble-alpes.fr/bonamyc/ecoinfo_anf/tree/master/ecoconcepDon_logicielle/jlfiles
Sur ANF1
Langage Programme Temps CPU (s) Consommation (W)
python main1D_cbv2.py 457,2 114
python main1D_cbv3.py 27,5 114
Python optimisé main1D_cbv4.py 8,6 118
Fortran main1D_cb.f90 8,3 114
julia main1D_cbv1.jl 97,6 115
julia main1D_cbv2.jl 15,40 117
julia main1D_cbv3.jl 12,99 118
Julia optimisé main1D_opt.jl 6,79 117
16 avril 2021 Séminaire ObAS 42Ref : J. Combaz h1ps://ecoinfo.cnrs.fr/wp-content/uploads/2019/07/2019-07-04_AmiQual4Home_nobackup.pdf
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