La réalité matérielle
ObjectifDécouvrir les machines, les câbles et les ressources sur lesquels repose l’IA.
Déroulé
- 5 min
Accroche
Demander : quand on pose une question à un assistant sur son téléphone, où se fait le calcul ? Dans le téléphone, dans le nuage, nulle part ? Faire remarquer que le mot « nuage » cache des bâtiments, des machines et des câbles bien réels.
- 15 min
Le voyage d’une question
Groupes de trois ou quatre. Chaque groupe reçoit les douze cartes de l’infrastructure. Il les range en deux lignes : en haut, le trajet d’une question, du téléphone jusqu’au calcul, puis le retour de la réponse ; en bas, ce qu’il a fallu fabriquer avant, des métaux aux puces. Pour chaque carte, il note où elle se trouve dans le monde et qui la possède, d’après la carte. Rôles : une personne range, une lit, une note.
- 10 min
Mise en commun
Reconstituer les deux lignes au tableau. Faire placer sur une carte du monde, dessinée ou projetée, les lieux cités : centres de données aux États-Unis et en Europe, puces conçues aux États-Unis, fabriquées surtout à Taïwan, machines de gravure aux Pays-Bas, terres rares raffinées surtout en Chine, câbles qui atterrissent à Marseille ou en Bretagne.
- 10 min
Ordres de grandeur
Donner trois chiffres sourcés et les faire commenter. En 2024, les centres de données ont consommé environ 1,5 % de l’électricité mondiale, et l’Agence internationale de l’énergie prévoit un doublement d’ici 2030, porté en grande partie par l’IA. Environ 99 % du trafic intercontinental passe par des câbles sous-marins. En 2022, moins d’un quart des déchets électroniques du monde ont été collectés et recyclés de façon documentée.
- 5 min
Maillons dominants
Faire repérer les points où une seule entreprise ou un seul pays domine : une entreprise néerlandaise fabrique seule les machines de gravure les plus avancées, une entreprise taïwanaise produit l’essentiel des puces les plus fines. Demander ce qui arriverait si l’un de ces maillons s’arrêtait. Annoncer la séance 26 sur la souveraineté.
- 5 min
Trace écrite
Projeter la trace écrite, la faire recopier ou distribuer la version imprimée.
- 5 min
Vérification
Lire les quatre questions. Les élèves notent la lettre de leur réponse, puis la correction suit aussitôt.
Savoir professeur
Les connaissances utiles pour faire la séance. Environ dix minutes de lecture.
Place de la séance
Les mots du numérique, comme « nuage », « dématérialisation » ou « virtuel », laissent croire que l’IA n’existe nulle part physiquement. La lettre de saisine demande au contraire d’enseigner la réalité matérielle des infrastructures. Cette séance la rend visible, en suivant une question de l’écran jusqu’aux mines.
Trajet d’une question
Une question posée à un assistant sur un téléphone part par l’antenne ou la box vers le réseau d’un opérateur, puis, souvent, vers un centre de données situé dans un autre pays, voire sur un autre continent, en passant par des câbles sous-marins. Environ 99 % du trafic intercontinental emprunte ces câbles ; plusieurs atterrissent à Marseille, l’un des principaux carrefours mondiaux, et en Bretagne. Dans le centre de données, le modèle tourne sur des puces spécialisées, alimentées en électricité et refroidies, souvent avec de l’eau. La réponse fait le chemin inverse, en une ou quelques secondes.
Chaîne de fabrication
La seconde ligne de cartes remonte la chaîne de fabrication. L’essentiel des puces utilisées en IA est conçu par une entreprise américaine ; les plus fines sont gravées dans quelques usines, surtout à Taïwan ; leur gravure exige des machines à lumière ultraviolette extrême qu’une seule entreprise au monde, ASML, fabrique aux Pays-Bas. En amont encore, des métaux : cuivre, cobalt, gallium, terres rares, extraits dans des mines puis raffinés. La Chine raffine la grande majorité des terres rares. Et avant toute question posée, le modèle a été entraîné pendant des semaines ou des mois sur des dizaines de milliers de puces. En bout de chaîne, les déchets électroniques : 62 millions de tonnes en 2022 dans le monde, dont moins d’un quart collecté et recyclé de façon documentée.
Ordres de grandeur
Les chiffres évoluent vite ; ceux de la séance sont donnés avec leur source et leur date. Selon l’Agence internationale de l’énergie, les centres de données ont consommé en 2024 environ 1,5 % de l’électricité mondiale, et cette consommation pourrait doubler d’ici 2030, en grande partie à cause de l’IA. La part reste modeste à l’échelle mondiale, mais elle est concentrée : dans certaines régions, les centres de données pèsent lourd sur le réseau électrique et sur l’eau disponible. La séance 27 approfondira l’environnement.
Apports pour l’efficacité
L’IA peut aussi réduire la consommation des infrastructures qui la font fonctionner. En 2016, Google a annoncé qu’un système d’apprentissage, chargé de régler les ventilateurs, les pompes et les fenêtres de refroidissement de ses centres de données, avait réduit de 40 % l’énergie consacrée au refroidissement. Le chiffre vient de l’entreprise elle-même et porte sur le seul refroidissement, pas sur toute la consommation. Il montre pourtant qu’une même technique peut alourdir la facture énergétique et l’alléger, selon l’usage qu’on en fait. La séance 27 reprendra cette question avec d’autres exemples, comme la prévision météo.
Implantation des centres de données
Les centres de données ne s’installent pas n’importe où. Ils cherchent une électricité abondante et bon marché, si possible peu carbonée, un accès à l’eau ou un climat frais pour le refroidissement, des terrains disponibles, et la proximité des câbles et des grands réseaux. D’où des regroupements : en Virginie aux États-Unis, en Irlande, aux Pays-Bas, en Île-de-France et autour de Marseille. Ces implantations ont des effets locaux : des emplois et des recettes fiscales d’un côté, une pression sur le réseau électrique, l’eau et les terrains de l’autre. Elles font l’objet de débats publics dans plusieurs pays.
Propriété des infrastructures
La carte du monde fait apparaître des concentrations. Quelques grandes entreprises américaines possèdent l’essentiel des capacités de calcul louées dans le monde. La conception des puces pour l’IA, leur fabrication la plus avancée et les machines de gravure dépendent chacune d’une ou deux entreprises. Le raffinage de nombreux métaux critiques est concentré en Chine. Ces concentrations créent des dépendances, entre entreprises et entre États, et des tensions géopolitiques : restrictions d’exportation de puces, rivalités autour de Taïwan, sécurité des câbles. La séance 26 en tirera les conséquences pour la souveraineté.
Conduite de la séance
Le rangement en deux lignes est plus important que l’ordre exact : il sépare ce qu’on voit, le trajet, de ce qu’on ne voit pas, la fabrication. Pendant la mise en commun, la carte du monde est le moment le plus frappant ; la dessiner en grand. Éviter la culpabilisation des usages individuels : l’objectif est la compréhension. Les élèves qui ont des proches dans d’autres pays peuvent situer sur la carte les câbles qui les relient à eux, ce qui rend l’infrastructure concrète.
Vocabulaire et erreurs fréquentes
Employer : centre de données, câble sous-marin, puce, infrastructure, dépendance.
Deux idées reçues reviennent. « Le numérique est immatériel » : la séance montre le contraire. « Tout se passe dans le téléphone » : l’essentiel du calcul se fait ailleurs, souvent loin.
Version avec ordinateurs
- Le rangement des cartes se fait sur papier.
- Pour la mise en commun, les binômes ouvrent une carte interactive publique des câbles sous-marins et repèrent les câbles qui atterrissent en France, à Marseille et en Bretagne.
- Ils cherchent ensuite, sur le site d’un grand fournisseur de services en ligne choisi par le professeur, où se trouvent ses centres de données en Europe.
Version sans ordinateur
Le déroulé ordinaire se fait déjà sans ordinateur.
Matériel
- Les douze cartes de l’infrastructure, une planche par groupe, découpées.
- Une carte du monde au tableau, dessinée ou imprimée.
Consignes
- Préciser que la ligne du bas, la fabrication, est invisible pour l’utilisateur, mais qu’elle représente une grande part des effets sur l’environnement.
- Donner les chiffres comme des ordres de grandeur, avec leur source et leur date : ils évoluent vite.
- Éviter la culpabilisation : le but est de comprendre ce qu’il y a derrière un geste, pas de juger les usages individuels. La séance 27 traitera l’environnement en détail.
Corrigé des cartes
- Le téléphone Trajet : départ et arrivée.
- L’antenne et la box Trajet : deuxième étape.
- Le câble sous-marin Trajet : si le centre de données est sur un autre continent.
- Le centre de données Trajet : là où se fait le calcul.
- La puce de calcul Trajet : dans le centre de données. Fabrication : elle a dû être produite avant.
- L’électricité Trajet : alimente le centre de données en permanence.
- L’eau Trajet : refroidit le centre de données.
- L’usine de puces Fabrication : avant la puce.
- La machine de gravure Fabrication : avant l’usine de puces.
- Les métaux Fabrication : tout au début de la chaîne.
- L’entraînement du modèle Fabrication : avant toute question posée.
- Les déchets électroniques Fin de vie : après le téléphone et les serveurs.
Trace écrite
L’IA repose sur une infrastructure physique : téléphones, réseaux, câbles sous-marins, centres de données, puces, électricité, eau et métaux. Le « nuage » est fait de bâtiments et de machines bien réels.
Cette infrastructure consomme de l’énergie, de l’eau et des ressources, et produit des déchets. Sa fabrication, invisible pour l’utilisateur, compte pour une large part.
Quelques entreprises et quelques pays en contrôlent des maillons essentiels : centres de données, conception et fabrication des puces, machines de gravure, raffinage des métaux. Ces concentrations créent des dépendances.
Vérification
À projeter ou à lire en fin de séance. La réponse s’affiche en cliquant sur « Réponse ».
-
Où se fait l’essentiel du calcul quand on pose une question à un assistant sur son téléphone ?
- ADans le téléphone.
- BDans un centre de données, parfois sur un autre continent.
- CDans l’antenne du réseau mobile.
Réponse
B. Le téléphone envoie la question et affiche la réponse. Le modèle tourne sur des puces spécialisées dans des centres de données.
-
Par où passe l’essentiel du trafic internet entre continents ?
- APar des satellites.
- BPar des câbles posés au fond des océans.
- CPar les ondes radio.
Réponse
B. Environ 99 % du trafic intercontinental passe par des câbles sous-marins, dont plusieurs atterrissent en France.
-
Quelle part de l’électricité mondiale les centres de données ont-ils consommée en 2024 ?
- AEnviron 1,5 %, avec un doublement prévu d’ici 2030.
- BEnviron la moitié.
- CPresque rien.
Réponse
A. C’est l’estimation de l’Agence internationale de l’énergie. La part est encore modeste, mais elle croît vite, notamment à cause de l’IA.
-
Pourquoi parle-t-on de dépendance pour la fabrication des puces ?
- AParce que les puces s’usent vite.
- BParce que quelques entreprises dans quelques pays en contrôlent des étapes indispensables.
- CParce qu’on ne sait pas les recycler.
Réponse
B. Une seule entreprise fabrique les machines de gravure les plus avancées, une autre l’essentiel des puces les plus fines. Une rupture d’un maillon toucherait le monde entier.
Questions difficiles
Questions d’élèves embarrassantes, avec une réponse possible.
Une seule question à un assistant, ça consomme beaucoup ?
Peu, prise isolément : les estimations publiées sont de l’ordre d’une fraction de wattheure à quelques wattheures selon les modèles et les méthodes de calcul, et elles varient beaucoup. C’est la multiplication par des milliards de requêtes, l’entraînement des modèles et la fabrication du matériel qui pèsent. La séance 27 donnera des ordres de grandeur.
Pourquoi ne pas faire tourner les modèles sur le téléphone ?
De petits modèles le peuvent déjà, et c’est en progrès : moins de transfert de données, plus de confidentialité. Mais les plus grands modèles demandent trop de mémoire et de calcul pour un téléphone.
Les câbles sous-marins peuvent être coupés ?
Oui, par accident, à cause d’ancres de navires ou de séismes, et des soupçons de sabotage ont visé des câbles en mer Baltique en 2023 et 2024. Les réseaux sont conçus avec des itinéraires de secours, mais certains pays ne sont reliés que par quelques câbles.
Il y a des centres de données en France ?
Oui, de nombreux, notamment en Île-de-France et autour de Marseille, où atterrissent beaucoup de câbles. Des entreprises françaises et européennes en exploitent, à côté des grands groupes américains qui y louent ou construisent leurs propres installations.