• Langue : Anglais
• Discipline : Informatique et applications
• Identifiant : 2025ULILB040
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 05/12/2025

Résumé en langue originale

Les Technologies de l'Information et de la Communication (TIC) sont désormais présentes dans presque tous les aspects de la vie quotidienne. Elles guident notre façon de communiquer, de travailler et de gérer notre temps. Un smartphone, par exemple, offre un accès instantané à nos amis, à l'information et aux applications qui permettent de gérer nos loisirs, tandis que les montres intelligentes facilitent le suivi en temps réel de notre activité sportive et la surveillance de notre santé.Cette transformation digitale a été rendue possible par de nombreuses avancées technologiques, incluant les progrès dans la conception de composants électroniques, les améliorations de la connectivité réseau et la réduction des coûts d'accès à des infrastructures de calcul. Ce dernier point a été notamment rendu possible grâce à l'essor du cloud computing, qui a facilité l'accès à des ressources de calcul à la demande et a introduit une certaine flexibilité tarifaire en regroupant les ressources informatiques dans de grands centres de données. Néanmoins, l'utilisation croissante des technologies découlant de ces avancées et la baisse des coûts a également eu pour conséquence d'intensifier de nombreuses atteintes à l'environnement.Par exemple, l'extraction de matières premières comme le cobalt utilisé dans les composants électronique et le lithium dans les batteries nécessite de grandes quantités d'eau, requière une puissance électrique importante et génère des émissions de gaz à effet de serre. Au-delà de ces enjeux relatifs à l'extraction minière, il ne faut toutefois pas négliger les étapes de fabrication, de transport et d'exploitation comme sources additionnelles d'impacts environnementaux.Pour répondre à ces préoccupations, les initiatives s'orientent vers la conception de composants à haute efficacité énergétique, l'amélioration des systèmes de refroidissement dans les centres de données, la prolongation de la durée de vie des équipements et l'utilisation de ressources renouvelables. Cependant, ces solutions matérielles, bien que prometteuses, ne suffisent pas à éliminer toutes les sources de pollution, notamment celles qui découlent de la manière dont les équipements sont exploités par les logiciels.Cette thèse aborde ainsi la problématique de la réduction de l'impact environnemental des logiciels déployés au sein des centres de données, en explorant comment leurs configurations et les pratiques de développement façonnent leurs performances et leur utilisation des ressources matérielles.Pour cela, ce travail de recherche présente trois contributions scientifiques qui examinent plusieurs aspects de la conception logicielle et qui mettent en évidence différents leviers actionnables par les acteurs de cette industrie afin de créer des programmes informatiques ayant une empreinte environnementale minimale. La première contribution étudie différentes bibliothèques d'accès aux données et leurs configurations afin de comprendre les compromis entre la consommation d'énergie et une qualité de service ciblée. Sur la base de ce travail, la deuxième contribution analyse l'impact du choix d'un framework applicatif, des paramètres de configuration et des stratégies de compilation sur la consommation d'énergie, l'empreinte mémoire et la performance brute du système conçu. Enfin, la troisième contribution explore les relations entre des indicateurs logiciels, tels que le temps d'exécution et la consommation d'énergie, pour faciliter leur évaluation qui demeure une tâche exigeante au regard de la complexité croissante de ces systèmes.

Résumé traduit

Information and Communications Technologies (ICTs) are now embedded in almost every aspect of daily life. They shape how we communicate, work, and manage our leisure activities. A smartphone, for example, provides instant access to friends, information, and applications to manage our homes, while smartwatches facilitate real-time fitness tracking and health monitoring.This digital transformation has been made possible by many technological advances, including progress in electronic component design, improvements in connectivity, and the lowering of computing costs. The latter was largely achieved by the rise of cloud computing, which enabled on-demand scalability and cost flexibility by aggregating computing resources in large data centers. Nevertheless, the resulting increase in use brought by these advances and cost reductions has also heightened many environmental impacts.For example, the extraction of raw materials such as cobalt used in electronic components and lithium in batteries requires large amounts of water, demands significant electrical power, and generates greenhouse-gas emissions. While these mining activities already pose serious environmental challenges, it is also essential to account for the manufacturing, transport, and operation stages as additional sources of environmental impacts.To address these concerns, initiatives are focusing on designing energy-efficient hardware components, improving cooling systems in data centers, extending the lifespan of equipment, and using renewable resources. Although these solutions are promising, they remain insufficient to eliminate all sources of pollution, especially those that arise from how software applications interact with hardware components.This thesis therefore addresses the problem of reducing the environmental impact of software deployed in data centers by investigating how their configurations and development practices shape their performance and resource usage.Through three contributions, this work examines several aspects of software engineering and identifies actionable levers that industry actors can use to develop software with a minimal environmental footprint. The first contribution, examines different data access library and their configurations to understand the trade-offs between targeted service quality and energy consumption. Building on that work, the second contribution explores how application-framework selection, runtime configuration, and compilation strategy decisions shapes energy consumption, memory footprint, and raw performance of the designed system. Finally, the third contribution analyses the interrelationships among software indicators, such as execution time and energy consumption to identify and facilitate software evaluation, which remains a challenging task in the light of the growing complexity of software systems.