L'empreinte environnementale complète d'un usage numérique : contribution à l'analyse de cycle de vie de services numériques

The complete environmental footprint of digital usage : a contribution to life-cycle analysis of digital services

• Auteur / Autrice : Adrien Berthelot
• Direction : Eddy Caron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 12/11/2024
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale InfoMaths (Lyon ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : OCTO Technology
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'informatique du parallélisme (Lyon ; 1988-....) - Algorithms and Software Architectures for Distributed and HPC Platforms
• Jury : Président / Présidente : Arnaud Legrand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eddy Caron, Arnaud Legrand, Anne-Laure Ligozat, Nadège Troussier, Jean-Marc Pierson, Romain Rouvoy, Laurent Lefèvre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Laure Ligozat, Nadège Troussier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Environnement

Informatique

Intelligence artificielle

Durabilité (écologie)

Analyse du cycle de vie

Mots clés libres

Analyse de cycle de vie

Soutenabilité

Méthodologie

Intelligence Artificielle

Green IT

Services numériques

Life Cycle Assessment

Sustainability

Methodology

Artificial intelligence

Green IT

Digital services

Résumé

Dans un contexte de prise en compte des enjeux environnementaux, la réduction des impacts environnementaux du numérique s’est imposée comme une question de recherche en informatique. Cependant, une telle démarche nécessite rapidement une connaissance plus exhaustive de l’empreinte du numérique que la consommation d’électricité d'un serveur ou d'un ordinateur. Déjà présente dans d’autres industries, l’analyse de cycle de vie (ACV), semble être l’outil adéquat pour mieux connaître, contrôler et, in fine, réduire, l’empreinte environnementale du numérique. Cette thèse étudiera l'empreinte en question sous l'angle de l'ACV de services numériques. Car l'usage du numérique tel qu’expérimenté au quotidien se rapproche toujours plus d’une économie de service. Au moyen, non pas d’un unique objet, mais d’un écosystème technique, nos usages du numérique sont des consommations de services reposant autant sur des terminaux individuels que sur des infrastructures de communication, calcul et stockage. Ces co-dépendances, rendent l’empreinte de notre usage du numérique plus complexe et justifient l'application d'ACV de services numériques évaluant de bout en bout l'empreinte issu de l'usage du numérique.Toutefois, plus de 10 ans après la parution du standard adaptant l’ACV aux biens, réseaux et services basés sur les technologies d’information et communication (TIC), même au sein des communautés intéressées, l’ACV et ses apports ne semblent toujours pas prédominants. Partant de ce constat, ce travail de thèse cherchera à expliquer la faible présence de l’ACV dans le numérique et à contribuer, conscient de ses avantages, à consolider son usage comme outils d’évaluation pour le numérique. Cette thèse vise à contribuer méthodologiquement à l’ACV de service numérique, en l’appliquant à des cas d’usages réels et en définissant plus précisément son application. Cela sera fait au travers de deux études de cas évaluant de bout en bout plusieurs impacts environnementaux de différents services numériques en situation réels. Une première étude de cas se focalisera sur les services numériques basés sur l'intelligence artificielle générative (Gen-IA) en évaluant l'empreinte environnementale du Stable Diffusion un service de génération d'images. Ensuite, une seconde étude de cas portera sur le fournisseur de services numérique libres Picasoft. Le but de cette seconde étude sera d'évaluer en même temps plusieurs services numériques aux caractéristiques hétérogènes, hébergés par un même acteur, sans perdre le détail de la distribution de l'empreinte entre les services.Dans l'ensemble, ce manuscrit propose d'explorer l'histoire, les potentiels, les limites et les applications de l'ACV aux services numériques. Par l'exemple de ses applications et ses méthodologies ouvertes, ce manuscrit espère contribuer à de meilleures méthodes d'évaluation des impacts environnementaux pour les services numériques.

In a context of growing awareness of environmental issues, reducing the environmental impact of digital technology has become a key research issue in computer science. However, such an approach quickly requires a more exhaustive knowledge of the digital footprint than the electricity consumption of a server or computer. Life cycle assessment (LCA), which is already used in other industries, seems to be the right tool to better understand, control and, ultimately, reduce the environmental footprint of digital technology. This thesis will study the footprint in question from the angle of the LCA of digital services. This is because the use of digital technology as experienced on a daily basis is moving ever closer to a service economy. Using a technical ecosystem rather than a single object, our digital uses are consumption of services based as much on individual terminals as on large communication, computing and storage infrastructures. These co-dependencies make the footprint of our digital usage more complex, and justify the application of LCAs of digital services that assess the end-to-end footprint resulting from digital usage.However, more than 10 years after the publication of the standard adapting LCA to goods, networks and services based on information and communication technologies (ICTs), even within the interested communities, LCA and its contributions still do not seem to be predominant.Based on this observation, this thesis will seek to explain the weak presence of LCA in the digital sector and to contribute, aware of its advantages, to consolidating its use as an evaluation tool for the digital sector. The aim of this thesis is to make a methodological contribution to the LCA of digital services, by applying it to real use cases and defining its application more precisely. This will be done through two case studies assessing from end to end several environmental impacts of different digital services in real-life situations. The first case study will focus on digital services based on generative artificial intelligence (Gen-IA) by assessing the environmental footprint of Stable Diffusion, an image generation service. Then, a second case study will focus on the open source digital services provider Picasoft. The aim of this second study will be to evaluate several digital services with heterogeneous characteristics, hosted by the same player, at the same time, without losing the detail of the distribution of the footprint between the services.Overall, this manuscript proposes to explore the history, potentials, limitations and applications of LCA to digital services. Through the example of its applications and open methodologies, this manuscript hopes to contribute to better environmental impact assessment methods for digital services.