État de l'art

Synthèse de l'état de l'art

Synthèse

Voici une synthèse de la partie présentation du domaine.

La durée de vie

De 2000 à 2005, la durée de vie effective des ordinateurs portables a diminué de 5 % (Bakker et al., 2015).

Ainsi, pour plusieurs chercheurs, la durée de vie « pratique » (l'ordinateur est utilisable sans problèmes, sans lenteur) d'un ordinateur portable tourne autour des 3-4 ans (Bakker et al., 2015) (Prakash et al., 2012).

La fabrication

Selon Prakash et al. (2012), un ordinateur portable qui aurait une durée de vie moyenne 5 ans, aurait un impact sur l'environnement entre 230 et 382 kg CO2e.

Chose importante à noter, il s'agit de la fabrication, et non de l'usage, qui occupe une part majeure de cet impact : 55 % contre 35 % (Prakash et al., 2012).

Le problème

Le problème devient alors clair : comment allonger la durée de vie d'un ordinateur, et par la même occasion, comment diminuer son impact environnemental ?

La modularité ?

Beaucoup de chercheurs creusent la piste de la modularité pour résoudre ce problème : tous les composants d'un ordinateur devraient être remplaçables indépendamment et facilement, avec parfois la possibilité d'ajouter des fonctionnalités. C'est notamment le cas de Prakash et al. (2012), Dricout (2021).

L'argument principal est que cela permettrait de ne remplacer que les parties défectueuses en cas de problème avec l'ordinateur, au lieu de devoir le remplacer entièrement, en sachant que la fabrication est la partie du cycle de vie la plus polluante d'un ordinateur...

Les infrastructures ?

Bakker et al. (2015) critiquent l'idée de la modularité. Selon eux, la modularité se heurte à des problèmes majeurs, notamment le fait que les designs modulaires sont difficiles àréaliser dans un contexte d'évolution technologique constante, et donc de changement de normes, connectiques, logiciels, etc. Ainsi, contrairement aux réfrigérateurs, il est très difficile, voire impossible d'allonger la durée de vie des ordinateurs seulement via le changement de design.

La solution proposée est ce que l'on appelle la « remanufacture » : les ordinateurs (ou ceux qui sont cassés) sont envoyés à des centres en cas de problème et/ou de lenteur, et sont remis à neuf : réparation des composants, remplacement des composants trop obsolètes ou impossibles à réparer (Bakker et al., 2015).

Autres solutions ?

De manière plus extrême, Dricout (2021) propose de changer complètement le visage de l'ordinateur tel qu'on le connaît aujourd'hui.

Premièrement, en plus de la modularité, il faudrait qu'il ne se concentre que sur des usages très basiques : l'ordinateur sera principalement basé sur le format écrit.

Deuxièmement, il serait possible de complètement changer la technologie des écrans, afin de réduire leur consommation énergétique.

Troisièmement, il faudrait que l'ordinateur soit de base non-connecté à Internet, et que la connexion se fasse que par la volonté de l'utilisateur, en connectant un câble par exemple.

Enfin, Dricout (2021) met un point d'honneur sur l'Open Source (cf Glossaire). Le système d'exploitation de l'ordinateur doit être Open Source, afin de promouvoir l'indépendance de l'utilisateur face à l'entreprise qui a créé l'ordinateur.

Sources complémentaires

Sources intéressantes pour notre projet afin de peaufiner l'analyse par composant, mais payantes. On a donc pas pu les utiliser...

https://link.springer.com/book/10.1007/978-94-010-0033-8

https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-19689-8_52

Présentation du domaine

Introduction

L'ordinateur est ce que l'on appelle un produit de « haut-intérêt » : chaque année, des évolutions technologiques apparaissent, ce qui crée une compétition féroce entre les entreprises qui pousse les consommateurs à remplacer leur ordinateur alors même que celui-ci n'est pas cassé (Bakker et al., 2015).

On peut citer plusieurs causes de ces achats non-nécessaires, qu'elles soient de l'ordre technique ou de l'ordre social : matériel obsolète, « fear of missing out », nouveaux designs plus attractifs, compatibilité des logiciels, etc.

De plus, une entreprise a tout intérêt à ce que ses consommateurs achètent le plus souvent possible de nouveaux ordinateurs, pour des raisons économiques notamment (Bakker et al., 2015).

Serait-il dès lors possible de créer un ordinateur qui puisse durer 50 ans, et si possible avec un impact moindre sur l'environnement ?

Durée de vie d'un ordinateur

Une tendance générale observée dans presque tous les produits mis en vente (hors nourriture) est la diminution de la durée de vie. L'ordinateur lui non plus n'est pas épargné : de 2000 à 2005, la durée de vie effective des ordinateurs portables a diminué de 5 % (Bakker et al., 2015).

Ainsi, pour plusieurs chercheurs, la durée de vie « pratique » (l'ordinateur est utilisable sans problèmes, sans lenteur) d'un ordinateur portable tourne autour des 3-4 ans (Bakker et al., 2015) (Prakash et al., 2012).

L'impact écologique d'un ordinateur

Selon Prakash et al. (2012), un ordinateur portable qui aurait une durée de vie moyenne 5 ans, aurait un impact sur l'environnement entre 230 et 382 kg CO2e.

Chose importante à noter, il s'agit de la fabrication, et non de l'usage, qui occupe une part majeure de cet impact : 55 % contre 35 % (Prakash et al., 2012).

Les impacts en détail

L'étude de l'ADEME (Agence de la transition écologique) menée par Lhotellier et al. (2018), précise ces impacts. Ainsi, 4 autres impacts sont identifiés.

La première est l'acidification des océans. Ainsi, durant tout son cycle de vie (fabrication, distribution, utilisation, fin de vie), un ordinateur fixe relâche :

  • Extraction + Fabrication : 0,12 kmol eq H+

  • Distribution : 0,11 kmol eq H+

  • Utilisation sur 1 an : 0,04 kmol eq H+

  • Fin de vie : -0,01 kmol eq H+

(H+ étant un ion acidifiant)

La deuxième est la pollution de l'air via le rejet de particules fines. Ainsi, un ordinateur fixe relâche :

  • Extraction + Fabrication : 0,012 kg eq. PM2.5

  • Distribution : 0,001 kg eq. PM2.5

  • Utilisation sur 1 an : 0,003 kg eq. PM2.5

  • Fin de vie : -0,002 kg eq. PM2.5

(PM2.5 étant un type de particule fine)

La troisième est l'épuisement des ressources minérales et fossiles. Ainsi, un ordinateur consomme :

  • Extraction + Fabrication : 0,08 kg eq sb

  • Distribution : 0,12 kg eq sb

  • Utilisation sur 1 an : 0,01 kg eq sb

  • Fin de vie : 0 kg eq sb

(Sb étant de l'Antimoine)

La dernière est la consommation énergétique. Ainsi, un ordinateur fixe consomme :

  • Extraction + Fabrication : 200 MJ

  • Distribution : 200 MJ

  • Utilisation sur 1 an : 600 MJ

  • Fin de vie : -10 MJ

On remarque bien qu'en général, c'est l'étape de fabrication qui a le plus gros impact environnemental.

L'amortissement

Prakash et al., (2012) introduisent le concept de l'amortissement de l'impact écologique de l'ordinateur portable : si un ordinateur est X% plus énergétiquement efficace durant son utilisation que l'ancien, combien de temps faudrait-il utiliser le nouveau afin de compenser ses propres impacts environnementaux de production, distribution, et fin de vie ?

Si on suppose une amélioration réaliste en efficacité énergétique entre 2 générations d'ordinateurs (10 %), le temps d'amortissement est entre 33 et 88 ans, et 17 et 44 ans pour 20 % (Prakash et al., 2012).

Prakash et al., (2012) en concluent qu'on ne peut donc amortir que de manière limitée via l'optimisation énergétique si on continue à remplacer nos ordinateurs aussi souvent, et qu'il faut trouver des solutions...

Des solutions ?

Plusieurs solutions sont proposées par des chercheurs et des professeurs pour allonger la durée de vie des ordinateurs et réduire leur impact écologique. Les principales seront présentées.

La modularité

Beaucoup de chercheurs creusent la piste de la modularité : tous les composants d'un ordinateur devraient être remplaçables indépendamment et facilement, avec parfois la possibilité d'ajouter des fonctionnalités.

C'est notamment le cas de Prakash et al. (2012), Dricout (2021).

L'argument principal est que cela permettrait de ne remplacer que les parties défectueuses en cas de problème avec l'ordinateur, au lieu de devoir le remplacer entièrement.

La standardisation

Pour faciliter la modularité pour les consommateurs (quels composants sont compatibles avec quels autres composants), Prakash et al. (2012) proposent de mettre en place une standardisation des pièces : comme c'est presque déjà le cas avec les ordinateurs fixes, tous les composants d'une même catégorie (CPU, GPU, etc.) devraient avoir la même connectique, afin de garantir une compatibilité entre les différents composants, et garantir le fonctionnement de la modularité.

Plus d'infrastructures

Bakker et al. (2015) critiquent l'idée de la modularité. Selon eux, la modularité se heurte à des problèmes majeurs, notamment le fait que les designs modulaires sont difficiles à réaliser dans un contexte d'évolution technologique constante, et donc de changement de normes, connectiques, logiciels, etc. Ainsi, contrairement aux réfrigérateurs, il est très difficile, voire impossible d'allonger la durée de vie des ordinateurs seulement via le changement de design.

La solution proposée est la « remanufacture » : les ordinateurs (ou ceux qui sont casses) sont envoyés a des centres en cas de problème et/ou de lenteur, et sont remis à neuf : réparation des composants, remplacement des composants trop obsolètes ou impossibles à réparer (Bakker et al., 2015).

Changer complètement l'ordinateur

De manière plus extrême, Dricout (2021) propose de changer complètement le visage de l'ordinateur tel qu'on le connaît aujourd'hui. Premièrement, en plus de la modularité, il faudrait qu'il ne se concentre que sur des usages très basiques : l'ordinateur sera principalement basé sur le format écrit pour la communication et pourrait se limiter à lire et à écrire des documents (mails, livres, documents écrits, etc.), chercher sur Internet, etc.

Deuxièmement, il serait possible de complètement changer la technologie des écrans, afin de réduire leur consommation énergétique. L'E-ink est proposé (cf Glossaire). Ce choix drastique rend difficile l'usage de souris par exemple, mais conforterait les choix de conception des créateurs de moins faire utiliser l'ordinateur.

Troisièmement, il faudrait que l'ordinateur soit de base non-connecté à Internet, et que la connexion se fasse que par la volonté de l'utilisateur, en connectant un câble par exemple. Ceci permettrait de réduire le nombre de requêtes réalises, en évitant le « mindless scrolling » (navigation sur des sites sans but).

Enfin, Dricout (2021) met un point d'honneur sur l'Open Source (cf Glossaire). Le système d'exploitation de l'ordinateur doit être Open Source, afin de promouvoir l'indépendance de l'utilisateur face à l'entreprise qui a créé l'ordinateur. Ainsi, il pourra lui-même modifier son système d'exploitation.

Anciens projets/Projets actuels

Le principal projet sur lequel nous nous basons est le projet de l'API IS00 Ordi50Ans, réalisé par Eugène Pin, Neil Bandi, Alejandro Andriano, Dorian Terlat, Lauranne Fossat et Thomas Gaignon. Dans le cadre de IS03, nous allons donc approfondir ce projet-ci.

On peut voir qu'il existe déjà des ordinateurs modulaires dans le marché. Par exemple, l'entreprise Framework propose des ordinateurs portables complètement modulaires.