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Presque tous les aspects de la vie moderne reposent sur les communications de données mobiles: services bancaires, soins de santé ou réseaux sociaux. Notre société génère une grande quantité de données, devant être transmises, traitées et analysées, souvent en ligne. Pour réduire l’encombrement du réseau, les services informatiques migrent progressivement vers les appareils des utilisateurs et les stations mobiles: il s’agit de l’informatique périphérique. Cela augmente l’énergie nécessaire pour soutenir nos vies en ligne.
Pour y remédier, le projet GREENEDGE soutient le développement de systèmes informatiques à faible consommation d’énergie pour les technologies mobiles périphériques. Financé par le programme européen Actions Marie Skłodowska-Curie, GREENEDGE a fait appel à 15 chercheurs en début de carrière du monde entier pour suivre une double approche: créer une communication et une informatique plus écologiques dès la conception.
Réseaux énergivores
Des études montrent que la consommation d’énergie des réseaux de données augmente considérablement et rivalise désormais avec celle du secteur de l’aviation. Ces réseaux énergivores s’appuient fortement sur des services informatiques alimentés par des algorithmes d’IA et de ML.
Avec l’avènement de la 5G et des services basés sur l’IA, ces algorithmes migreront vers la périphérie du réseau mobile sans fil, et leur empreinte carbonique globale augmentera considérablement. Le projet GREENEDGE reconnaît cette urgence et propose une recherche innovante pour y répondre.
«La technologie devient immensément complexe», explique Michele Rossi, coordinateur du projet GREENEDGE et professeur d’ingénierie de l’information à l’université de Padoue, en Italie. «Cette complexité nécessite beaucoup plus de communication et de calcul. GREENEDGE entend remplacer la technologie actuelle par quelque chose de plus efficace sur le plan énergétique.»
Innovation pour l’information
Les chercheurs du projet ont travaillé sur de nouveaux algorithmes économes en énergie pour l’entraînement et l’exécution de modèles d’IA au sein des réseaux, ainsi que sur des solutions matérielles privilégiant peu d’énergie. Ils ont également souhaité utiliser des sources d’énergie renouvelables, telles que des panneaux solaires, pour alimenter l’infrastructure du réseau. Enfin, ils ont conçu des algorithmes d’IA de pointe pour l’informatique périphérique, nettement plus efficaces sur le plan énergétique que les modèles existants.
Les étudiants du réseau se sont formés aux aspects techniques du projet dans plusieurs instituts de recherche en Europe et ont collaboré avec des partenaires industriels tels que des opérateurs de télécommunications, des spécialistes de l’internet des objets et des développeurs de villes intelligentes. Parallèlement, des ateliers et des sessions de formation leur ont permis d’acquérir des compétences non techniques, telles que le marketing et la gestion de projet, pour les préparer à devenir de futurs leaders dans le domaine des technologies de l’information durables.
Comme le souligne Michele Rossi: «Nos chercheurs sont soumis à une pression plus forte que les doctorants ordinaires: davantage de formation, de responsabilités, de livrables et d’engagements dictés par le calendrier du projet. Cela crée des professionnels. Je crois que c’est un grand avantage pour eux».
Jusqu’à présent, le projet GREENEDGE a produit des résultats révolutionnaires: une réduction de 43 % de la consommation d’énergie sur les appareils périphériques pour améliorer la vitesse et la durée de vie de la batterie, et un entraînement de l’IA plus intelligent réduisant le transfert de données et la consommation d’énergie. L’équipe a proposé un système de prévision du trafic économe en énergie pour les villes intelligentes et des algorithmes pour optimiser l’autonomie de la batterie des tâches d’IA.
Les partenaires de GREENEDGE ont reçu un nouveau financement de l’UE pour SUPERIOT, un projet visant à développer un prototype d’appareil durable et sans batterie pour l’internet des objets. Ces petites unités sont installables discrètement sur les murs et alimentées par des micro-panneaux solaires imprimables utilisant l’énergie photovoltaïque ou la lumière intérieure, ce qui les rend très efficaces sur le plan énergétique. À l’avenir, elles pourraient même être imprimées sur des substrats biodégradables qui se dissolvent après usage, ce qui les rendrait encore plus écologiques.
L’avenir des TIC
Ces résultats impressionnants ont été présentés dans plusieurs revues à comité de lecture et lors de six congrès dans le monde entier, dont la conférence mondiale sur les communications de l’IEEE qui se tiendra à Kuala Lumpur en 2023. Le projet a coorganisé deux ateliers sur des sujets connexes lors de la conférence 2024 de l’IEEE PerCom pour élargir la communauté des chercheurs travaillant sur les technologies de l’information durables.
Mais la réalisation la plus importante de GREENEDGE se situe peut-être au-delà de ses réalisations immédiates. En formant la prochaine génération d’experts en informatique verte, le projet prépare les innovateurs de demain au déluge de données de notre présence en ligne en constante expansion et à la vague d’appareils connectés à venir.