L'article suivant est extrait de l'étude de cas de l'anthropologue Steven Gonzales Monserrate "The Cloud Is Material:On the Environmental Impacts of Computation and Data Storage .” Il figurait à l'origine sur Le lecteur de presse du MIT.
Les écrans s'illuminent au rythme des mots. Peut-être s'agit-il d'e-mails, griffonnés à la hâte sur des appareils intelligents, ou de messages chargés d'emoji échangés entre amis ou en famille. Sur ce même fleuve du numérique, des millions de personnes affluent pour se gaver de leurs programmes télévisés préférés, pour diffuser de la pornographie, ou entrer dans les mondes tentaculaires des jeux de rôle en ligne massivement multijoueurs, ou simplement pour rechercher la signification d'un mot obscur ou l'emplacement du plus proche Centre de test COVID-19.
Quelle que soit votre requête, votre désir ou votre objectif, Internet fournit, et toute la complexité de tout, des vidéos de déballage aux blogs de bricolage, est contenue dans des chaînes de bits infiniment complexes. Alors qu'ils traversent le temps et l'espace à la vitesse de la lumière, sous nos océans dans des câbles à fibres optiques plus fins que des cheveux humains, ces denses paquets d'informations, instructions pour les pixels ou les caractères ou les images encodées en uns et en zéros, se déroulent pour créer le placage numérique devant toi maintenant. Les mots que vous lisez sont un point d'entrée dans un royaume éthéré que beaucoup appellent le "nuage".
Alors que dans le langage technique, le "Cloud" peut faire référence à la mise en commun de ressources informatiques sur un réseau, dans la culture populaire, "Cloud" en est venu à signifier et à englober toute la gamme des infrastructures qui rendent l'activité en ligne possible, tout d'Instagram à Hulu en passant par Google Drive. Comme un cumulus gonflé dérivant dans un ciel bleu clair, refusant de conserver une forme ou une forme solide, le Cloud du numérique est insaisissable, ses rouages internes largement mystérieux pour le grand public, un exemple de ce que le cybernéticien du MIT Norbert Weiner a appelé un « boîte noire." Mais tout comme les nuages au-dessus de nous, aussi informes ou éthérés qu'ils puissent paraître, sont en fait faits de matière, le Nuage du numérique est aussi implacablement matériel.
Pour aborder la question du Cloud, nous devons démêler les bobines de câbles coaxiaux, les tubes à fibre optique, les tours cellulaires, les climatiseurs, les unités de distribution d'énergie, les transformateurs, les conduites d'eau, les serveurs informatiques, etc. Nous devons nous occuper de 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, mais aussi une force écologique. Au fur et à mesure de son expansion, son impact environnemental augmente, alors même que les ingénieurs, techniciens et cadres derrière ses infrastructures s'efforcent d'équilibrer rentabilité et durabilité. Nulle part ce dilemme n'est plus visible que dans les murs des infrastructures où vit le contenu du Cloud :les bibliothèques-usines où les données sont stockées et la puissance de calcul est mutualisée pour maintenir à flot nos applications cloud.
Il est quatre heures du matin lorsque l'incident se produit. À ce moment, je suis accroupi sur le sol de l'une des allées de confinement du centre de données, des ordinateurs disposés comme des piles de livres dans une bibliothèque de chaque côté de moi. La clameur des fans de serveurs me rend presque impossible d'entendre Tom, le technicien supérieur que je suis, m'expliquer comment ouvrir une dalle de sol défectueuse. Avec un outil spécialisé, je retire le carreau carré blanc de ses charnières, remarquant de minuscules perforations gravées sur sa surface, des points d'entrée conçus pour aider l'air frais à se précipiter d'une vaste cavité sous pression appelée «plenum». Je posai le carrelage de côté, sentant une bouffée de froid me chatouiller le nez alors qu'une rafale de froid montait du plénum exposé du sous-sol. Je vais remplacer la tuile, en utilisant une avec plus d'encoches pour améliorer le flux d'air vers ce groupe particulier d'équipements informatiques denses. C'est alors que j'entends les alarmes se déclencher. Au milieu d'une mer de lumières vertes et bleues clignotantes, un rack entier d'ordinateurs scintille soudainement en jaune, puis, après quelques secondes, en un rouge inquiétant. À cet instant, la panique balaie le visage de Tom, et lui aussi est rouge et cramoisi alors qu'il se démène pour contenir la calamité qui se déroule autour de nous.
"Ils surchauffent", dit Tom après avoir inspecté les capteurs thermiques, la sueur coulant de son front.
Je sens la chaleur envahir l'air. Le flux de chaleur s'infiltre dans les serveurs plus rapidement que les dissipateurs de chaleur imprimés sur leurs circuits imprimés ne peuvent s'atténuer, plus rapidement que les ventilateurs ne peuvent expulser l'air chaud recyclé dans une boucle de rétroaction incontrôlable de réchauffement. La séquence d'arrêt automatique commence et Tom jure, me rappelant que chaque minute d'indisponibilité, d'interruption de service, peut coûter à l'entreprise plusieurs milliers de dollars. En moins de deux minutes, cependant, les trois énormes unités de climatisation qui étaient restées au ralenti en état de veille s'activent à pleine puissance, inondant la pièce d'un froid arctique et rétablissant l'ordre dans la scène chaotique.
Dans la vignette ci-dessus, qui s'appuie sur mes notes de terrain ethnographiques, je raconte un épisode que les techniciens des centres de données appellent un «événement d'emballement thermique», une défaillance en cascade des systèmes de refroidissement qui interrompt le fonctionnement des serveurs qui traitent, stockent et facilitent tout en ligne. Les frictions moléculaires de l'industrie numérique, comme le montre cet exemple, prolifèrent sous forme de chaleur indisciplinée. Les flots et les jetsam de nos requêtes et transactions numériques, la rafale d'électrons qui voltigent, réchauffent le milieu de l'air. La chaleur est le déchet du calcul, et si elle n'est pas contrôlée, elle devient un repoussoir au fonctionnement de la civilisation numérique. La chaleur doit donc être réduite sans relâche pour maintenir le moteur du vrombissement numérique dans un état constant, 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 réfrigére le milieu gazeux de l'air, afin qu'il puisse déplacer ou évacuer la chaleur dangereuse des ordinateurs. Aujourd'hui, les climatiseurs de salle informatique (CRAC) ou les systèmes de traitement de l'air de salle informatique (CRAH) gourmands en énergie sont des éléments de base même des centres de données les plus avancés. En Amérique du Nord, la plupart des centres de données sont alimentés par des réseaux électriques « sales », en particulier dans la « allée des centres de données » de Virginie, le site de 70 % du trafic Internet mondial en 2019. Pour refroidir, le Cloud brûle du carbone, ce que Jeffrey Moro appelle une « ironie élémentaire ». Aujourd'hui, dans la plupart des centres de données, le refroidissement représente plus de 40 % de la consommation d'électricité.
Alors que certains des centres de données « hyperscale » les plus avancés, comme ceux gérés par Google, Facebook et Amazon, se sont engagés à faire passer leurs sites à la neutralité carbone via la compensation carbone et l'investissement dans des infrastructures d'énergie renouvelable comme l'éolien et le solaire, beaucoup d'entre eux les centres de données à plus petite échelle que j'ai observés manquent de ressources et de capitaux pour poursuivre des initiatives de durabilité similaires. Les centres de données traditionnels à plus petite échelle ont souvent été installés dans des bâtiments plus anciens qui ne sont pas optimisés pour les besoins en constante évolution de l'alimentation, du refroidissement et de la capacité de stockage des données. Depuis l'émergence des installations hyperscale, de nombreuses entreprises, universités et autres qui exploitent leurs propres centres de données à petite échelle ont commencé à transférer leurs données vers des hyperscalers ou des installations de colocation cloud, invoquant des réductions de coûts énergétiques.
Selon un rapport du Lawrence Berkeley National Laboratory , si l'ensemble du Cloud passait à des installations à très grande échelle, la consommation d'énergie pourrait chuter jusqu'à 25 %. En l'absence d'organisme ou d'agence de réglementation pour inciter ou imposer un tel changement dans notre configuration infrastructurelle, d'autres solutions ont été proposées pour réduire le problème de carbone du Cloud. Certains ont proposé de déplacer des centres de données vers 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 "refroidissement gratuit". Cependant, les problèmes de latence du signal réseau rendent ce rêve d'un paradis 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 du transport aérien. Un seul centre de données peut consommer l'équivalent en électricité de 50 000 foyers. À 200 térawattheures (TWh) 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 % des émissions globales de carbone, et si nous étendons notre comptabilisation pour inclure les 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 vastes. Pour répondre à la promesse faite aux clients que leurs données et leurs services 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 à tout moment, pour éviter une interruption. dans les expériences utilisateur. Comme les climatiseurs de Tom qui tournent au ralenti dans un état de faible puissance, prêts à démarrer lorsque les choses deviennent trop chaudes, le centre de données est une poupée russe de redondances :des systèmes d'alimentation redondants comme des générateurs diesel, des serveurs redondants prêts à prendre en charge les processus de calcul si d'autres deviennent indisponible de façon inattendue, et ainsi de suite. 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 à la maintenance des chaînes sur les chaînes de sécurités redondantes pour éviter les temps d'arrêt coûteux.
C'est fin juillet en Arizona. Le soleil est blanc et chaud en cette journée sans nuage. Je le sens me brûler la nuque alors que je suis Jeremy, un technicien junior, jusqu'au backlot derrière un centre de données, où des dizaines de conteneurs d'expédition sont disposés en rangées. Au milieu de cette vague de chaleur de 117 degrés, notre tâche consiste à réparer un système de refroidissement par évaporation qui est défaillant. Nous desserrons les vis sur l'un des panneaux extérieurs avant d'entrer dans le conteneur d'expédition, dont je suis surpris d'apprendre qu'il s'agit en fait d'un cluster de serveurs modulaires. Des tuyaux serpentent à partir de minuscules canaux dans le lot, où l'eau potable est pompée du sol, pour s'infiltrer dans un média filtrant spongieux. À mes yeux, ce matériau mousseux ressemble à un nid d'abeilles ou à un nid de guêpes (figure 2). Les eaux riches en sédiments du fleuve Colorado se sont figées pour former une suie suintante sur la surface poreuse qui n'est pas sans rappeler le miel. Le plateau de matériel humide s'évapore rapidement dans l'air aride du désert, le nuage d'humidité tourbillonnant refroidissant doucement les serveurs qui bourdonnent bruyamment autour de nous, explique Jeremy. J'apprends que c'est pourquoi le conteneur d'expédition porte le surnom de "The Mouth".
Le Cloud est peut-être un carbonivore, mais comme le montre l'exemple de "The Mouth", le Cloud est aussi assez assoiffé. Comme un pâturage, les fermes de serveurs sont irriguées. Dans de nombreux centres de données aujourd'hui, l'eau réfrigérée est acheminée à travers le treillis des racks de serveurs pour 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 réduction de l'empreinte carbone, mais cela a un coût. Résistant à la sécheresse historique et aux dômes de chaleur, les communautés de l'ouest des États-Unis sont de plus en plus sollicitées pour les ressources en eau. À Mesa, en Arizona, où j'ai passé six mois à étudier l'émergence d'un centre de données dans le désert, certains politiciens s'opposent désormais ouvertement à la construction de centres de données, qualifiant la consommation d'eau des centres d'inessentielle et d'irresponsable compte tenu des contraintes de ressources. À Bluffdale, dans l'Utah, les habitants souffrent de pénuries d'eau et de pannes d'électricité, en raison du centre de données de l'Utah situé à proximité, une installation de la National Security Agency (NSA) des États-Unis qui consomme sept millions de gallons d'eau par jour pour fonctionner.
En réponse à la prise de conscience croissante de l'impact des centres de données sur les communautés en situation de stress hydrique comme Mesa et Bluffdale, des entreprises comme Google s'engagent à devenir « positives pour l'eau » d'ici 2030, en s'engageant à « réapprovisionner » 120 % de l'eau qu'elles consomment dans leurs installations. et bureaux. En mettant en œuvre des systèmes coûteux de refroidissement par eau « en boucle fermée », 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. En plus d'optimiser l'utilisation de l'eau et de minimiser les "gaspillages", Google et d'autres s'engagent à investir dans les infrastructures hydrauliques et les ressources communautaires pour améliorer la "gestion de l'eau" et la "sécurité de l'eau".
De telles promesses d'entreprise, bien que louables, ne sont pas exécutoires et ne semblent pas réalisables compte tenu de la croissance explosive attendue des infrastructures de stockage de données au cours de la prochaine décennie, un triplement selon certaines estimations. Mél Hogan, spécialiste des médias, met en garde contre le fait de confier à la "Big Tech" sa propre réglementation, étant donné les liens financiers des entreprises avec l'industrie des combustibles fossiles et le non-respect des délais des engagements précédents de réduction des émissions de carbone ou d'autres types de déchets.
Selon le 2021 Emissions Gap Report 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 fera monter le niveau des mers. Le résultat sera la salinisation des réserves d'eau douce, la prolifération de la croissance des agents pathogènes dans les réservoirs d'eau stagnante et l'intensification des processus de désertification en cours, créant des conditions quasi omniprésentes de pénurie d'eau d'ici 2040 si les gouvernements et les entreprises ne parviennent pas à intensifier leurs efforts pour réduire les émissions. . Bien que les promesses des entreprises n'offrent aucune garantie que les centres de données réglementeront, des mécanismes de responsabilité plus larges comme le récent Climate Neutral Data Center Pact, un consortium d'entreprises européennes de centres de données et de fournisseurs d'infrastructure promettant de devenir "climatiquement neutres" d'ici 2050, fournissent un modèle pour les plus grands des initiatives réglementaires à grande échelle qui pourraient avoir un impact plus important.
2019. Brenda Hayward se promène dans son quartier ensoleillé, devant la belle pelouse verte du parc Chuparosa à Chandler, en Arizona, lorsqu'elle l'entend - le bruit qui la hante chaque nuit alors qu'elle tente de dormir. Il est là chaque matin quand elle se réveille. C'est là, dans le parc, où ses enfants jouaient quand ils étaient jeunes, parcourant les branches des arbres palo verde, la traquant alors qu'elle essayait de vivre tranquillement sa vie. Cela a commencé comme un boom terne, un peu comme le vacarme d'adolescents frénétiques de basses faisant la fête jusque tard dans la nuit. Plus tard, il a évolué en un gémissement continu et mécanique. Elle essaie de ne pas s'en apercevoir, elle essaie de ne pas l'entendre, mais c'est là, derrière tout, un arrière-plan infernal de sa vie. En tant qu'infirmière, elle sait que le son est plus qu'une simple gêne. Elle voit les signes de son péage - hypertension, cortisol - mais elle ne peut pas l'arrêter. Personne ne peut, car il ne dort pas.
2020. Le confinement a forcé les citadins à rester chez eux pour minimiser la transmission du COVID-19. Pour David Gray, la fièvre des cabines est le cadet de ses soucis. Au lieu de cela, lui et ses voisins de Printer's Row au centre-ville de Chicago doivent affronter un fléau d'une variété sonore. Alors qu'il tourne autour de sa maison, qu'il travaille, mange et se baigne, c'est là, un bourdonnement monotone, un fracas incessant, un compagnon constant et indésirable de sa vie. Il s'envenimait dans son esprit, s'accrochant à ses pensées, sondant sa santé mentale, l'empoisonnant avec un sort constant de terreur et d'anxiété. Il ne peut pas partir; il n'est pas autorisé à. Il ne peut pas s'échapper. Il est là, avec elle, prisonnier de sa monotonie envoûtante.
2021. Au parc Chuparosa, je l'entends aussi. Au-dessus des cris des enfants qui jouent, des chiens qui aboient, des voitures qui passent, il plane. Mes oreilles se dressent avec la musique du Cloud, une symphonie discordante de messages texte, d'e-mails, de vidéos de chats et de fausses nouvelles, pulsant, bourdonnant dans mes oreilles. Juste après les terrains de basket, les tables de pique-nique et les figuiers de barbarie, la source est visible pour tous :un centre de données CyrusOne.
Sur de vastes distances, l'échappement sonique de nos vies numériques résonne :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 comme celles de Brenda et de David, le vrombissement informatique des centres de données n'est pas simplement une gêne, mais une source de préjudice mental et physique. Brenda, une 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 reçu un diagnostic d'hypertension et rencontre fréquemment un thérapeute clinique pour gérer l'anxiété causée par le bourdonnement du centre de données.
Leurs histoires sont des récits édifiants; elles ne sont ni rares ni exceptionnelles. Les effets physiologiques aigus et longitudinaux de la pollution sonore industrielle sont bien documentés pour inclure la perte auditive, les hormones de stress élevées comme le cortisol, l'hypertension et l'insomnie. Brenda et David ont rencontré d'autres résidents mécontents dans leurs communautés respectives pour organiser le changement. Brenda a rapidement rejoint la Dobson Noise Coalition, aidant à organiser une réunion communautaire avec ses voisins, des responsables municipaux, 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 personnes dans son immeuble, mobilisant avec succès le Département de la santé publique de Chicago pour déposer une plainte pour bruit en leur nom et obtenir avec succès une audience pour une violation de la pollution sonore. Alors que les efforts de ces communautés pour minimiser la pollution sonore qui leur est nocive se poursuivent, elles se résignent à des objectifs modestes d'amélioration plutôt que de résolution du problème. Contrairement à d'autres industries, les centres de données s'autorégulent en grande partie :il n'y a pas d'agence fédérale de grande envergure pour régir l'emplacement et l'exploitation des installations nouvelles et existantes.
Étant donné que le bruit des centres de données n'est pas réglementé par les autorités politiques, les installations peuvent être construites à proximité des communautés résidentielles. Compte tenu de la nature subjective de l'ouïe, l'histoire de la réglementation du bruit pourrait être mieux caractérisée par une série de compétitions autour de l'expertise et du « droit » au silence, tels que codifiés dans les régimes juridiques libéraux. Au cours de mon travail de terrain avec les communautés de Chandler et Printer's Row, j'ai appris que le « bruit » du Cloud échappe de manière unique aux schémas réglementaires. Dans de nombreux cas, le volume sonore des centres de données, mesuré en décibels (dB), tombe en dessous du seuil d'intolérance prescrit par les ordonnances locales. Pour cette raison, lorsque les résidents ont contacté les autorités pour intervenir, pour atténuer ou calmer leur bruit, aucune mesure n'a été prise, car les centres de données n'avaient techniquement pas enfreint la loi et leurs propriétés étaient zonées à des fins industrielles. Cependant, après un interrogatoire plus approfondi du son, certains résidents ont rapporté que le drone monotone, une fréquence planant dans la gamme de la parole humaine, est particulièrement dérangeant, étant donné la sensibilité à l'écoute des oreilles humaines pour discerner ces fréquences au-dessus des autres. Même ainsi, il y avait des jours où les centres de données, équipés de générateurs diesel, dépassaient largement les seuils de décibels autorisés pour le bruit. Comme pour l'eau et le carbone, des entreprises locales comme CyrusOne se sont engagées lors de réunions communautaires à prendre des mesures pour atténuer leur bruit, bien qu'il s'agisse de promesses inapplicables qu'elles n'ont pas tenues à ce jour.
Depuis 2007, lorsque le premier smartphone a fait ses débuts sur le marché, plus de sept milliards d'appareils de ce type ont été fabriqués. Leur durée de vie moyenne est inférieure à deux ans, conséquence de l'obsolescence conçue et de la soif de profiter de nouvelles fonctionnalités et capacités flashy. En attendant, les conditions matérielles et politiques de leur fabrication, et les ressources nécessaires à leur production, restent obscures. Dans des conditions exténuantes, les mineurs sondent inlassablement la terre à la recherche des métaux rares nécessaires à la fabrication des appareils des technologies de l'information et des communications (TIC). Ensuite, dans de vastes usines comme Foxconn situées dans les pays du Sud, où la main-d'œuvre peut être obtenue à moindre coût et où les protections juridiques pour les travailleurs sont rares, les smartphones sont assemblés et expédiés aux consommateurs, pour être jetés en quelques mois, pour finir dans des cimetières de déchets électroniques comme ceux d'Agbogbloshie, au Ghana. Ces métaux, dont beaucoup sont toxiques et contiennent des éléments radioactifs, mettent des millénaires à se dégrader. Les déchets du numérique sont écologiquement transformateurs.
L'historien Nathan Ensmenger écrit qu'un seul ordinateur de bureau nécessite 240 kilogrammes de combustibles fossiles, 22 kilogrammes de produits chimiques et 1 500 kilogrammes d'eau pour être fabriqué. Les serveurs qui remplissent les salles des centres de données sont des actifs denses et spécialisés, certaines unités étant évaluées à des dizaines de milliers de dollars américains. Les câbles, les batteries, les alimentations sans coupure (UPS), les climatiseurs (CRAC et CRAH), les unités de distribution d'alimentation (PDU) et les transformateurs sont également périodiquement mis hors service et éliminés, lorsque les garanties expirent et que les unités ne fonctionnent pas avec les normes élevées de fiabilité. et la redondance définie par des entités telles que l'Uptime Institute. Certains de ces composants contiennent des biphényles polychlorés (PCB) toxiques et doivent être éliminés plutôt que réutilisés. Des efforts sont en cours en Europe et ailleurs pour augmenter 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 de matériaux" qui documentent précisément l'historique des unités, un peu comme CARFAX. Même avec ces initiatives de développement durable en place, 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 créer un Cloud durable. Le Cloud est les deux culturel et technologique. Comme tout aspect de la culture, la trajectoire du Cloud – et ses impacts écologiques – ne sont ni prédéterminés ni immuables. Comme tout aspect de la culture, ils sont modifiables.
