Jean Claude Guichard Informatique
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La maintenance informatique est une composante essentielle pour assurer le bon fonctionnement d'un ensemble informatique. Elle englobe l'ensemble des actions et des tâches nécessaires pour garantir la performance, la disponibilité et la sécurité des systèmes, des logiciels et du matériel informatique.
La maintenance préventive vise à prévenir les problèmes et les pannes avant qu'ils ne se produisent. Elle consiste en des activités régulières et planifiées telles que la vérification de l'état des équipements, la mise à jour des logiciels, la sauvegarde des données, le nettoyage des composants matériels, l'optimisation des performances, etc. L'objectif de la maintenance préventive est de réduire les risques de dysfonctionnement, d'assurer la stabilité du système et d'améliorer la durée de vie des équipements.
En revanche, la maintenance curative intervient lorsqu'un incident ou une panne se produit. Elle implique la détection, le diagnostic et la résolution des problèmes informatiques. Les techniciens de maintenance sont chargés de localiser la source du problème, de le réparer ou de le remplacer si nécessaire. La maintenance curative peut inclure des activités telles que le dépannage matériel, la réparation des logiciels, la récupération des données, la restauration des systèmes, etc. L'objectif de la maintenance curative est de rétablir rapidement le fonctionnement normal du système après une panne ou un dysfonctionnement.
En combinant la maintenance préventive et la maintenance curative, les entreprises peuvent assurer une gestion proactive de leurs ressources informatiques. La maintenance préventive permet de minimiser les interruptions de service et d'optimiser les performances, tandis que la maintenance curative intervient pour résoudre les problèmes imprévus de manière efficace et rapide.
Il est essentiel d'accorder une attention particulière à la maintenance informatique, car elle contribue à garantir la continuité des activités, la sécurité des données et la productivité des utilisateurs. En investissant dans des pratiques de maintenance appropriées, cela maximise l'efficacité de leurs infrastructures informatiques et minimiser les coûts liés aux pannes et aux interruptions de service. (AMIS DE LA TERRE - surproduction point numéro 3)
L'Intelligence Artificielle (IA), en particulier les modèles génératifs et les Grands Modèles de Langage (LLM), représente un moteur de croissance et de productivité sans précédent pour le XXIe siècle. Cependant, cette révolution est confrontée à une limite physique et économique de plus en plus pressante : sa consommation énergétique exponentielle. Le présent rapport analyse ce paradoxe, où la demande énergétique de l'IA agit comme une "épée à double tranchant" : d'une part, elle est un frein au développement et un facteur de centralisation (le premier tranchant) ; d'autre part, l'IA elle-même offre les outils d'une optimisation énergétique radicale (le second tranchant).
L'analyse démontre que la consommation énergétique a cessé d'être une simple variable de coût pour devenir un régulateur involontaire du développement technologique. Les contraintes physiques (énergie et eau) se traduisent directement en barrières économiques (coût de la Recherche et Développement) et en risques géopolitiques (localisation des infrastructures). Seuls les acteurs capables de mobiliser des ressources énergétiques massives peuvent actuellement se permettre l'entraînement des modèles de fondation, garantissant un oligopole.
Ce rapport est structuré pour fournir un diagnostic exhaustif des défis énergétiques actuels, évaluer les implications stratégiques de la centralisation induite par l'énergie, et proposer une feuille de route axée sur la mitigation et la frugalité (Green AI) pour transformer la contrainte involontaire en une régulation intentionnelle et durable.
Le numérique, et le cloud en particulier, ne doit pas être perçu comme une entité immatérielle. Il repose sur des infrastructures physiques gourmandes en ressources : les centres de données (Data Centers ou DC) [1]. L'essor de l'IA générative est le principal catalyseur de l'augmentation actuelle et projetée de la demande énergétique de ces infrastructures.
Les projections actuelles sont alarmantes et indiquent une croissance exponentielle de la demande. La consommation électrique des centres de données est déjà comparable à celle de grandes économies mondiales [2]. Plus spécifiquement, la demande d'électricité des Data Centers est amenée à doubler d'ici 2030, une croissance qui est fortement alimentée par les besoins en calcul intensif de l'IA 2. Cette trajectoire soulève des préoccupations majeures concernant la capacité des réseaux nationaux à soutenir cette charge sans engendrer des conflits d'usage avec d'autres secteurs vitaux [4].
La concentration de cette consommation est également un indicateur de risque systémique. Des acteurs majeurs du secteur technologique, comme Microsoft et Google, affichent des niveaux de consommation d'électricité qui, pris séparément, dépassent déjà la consommation électrique annuelle de plus de cent pays [5]. Cette concentration place ces entreprises dans une position de régulateur de facto des marchés énergétiques locaux et pose la question de la souveraineté nationale face à la demande d'énergie stable et décarbonée. L'urgence de cette situation pousse d'ailleurs la recherche vers des solutions extrêmes pour garantir l'énergie nécessaire, y compris l'exploration du nucléaire pour des applications de pointe [6].
Au-delà de l'électricité, l'impact physique de l'IA se manifeste par un enjeu hydrique et géographique critique. Le refroidissement des Data Centers, notamment ceux hébergeant des charges d'IA, est extrêmement intensif en eau [1]. Par conséquent, la localisation des nouveaux centres de données n'est plus uniquement dictée par des critères économiques (faible coût du terrain ou de l'électricité), mais de plus en plus par l'accès à l'eau et aux climats froids, comme le montre l'attention portée aux solutions de refroidissement optimales [7, 8]. Cette dépendance à l'eau et aux infrastructures matérielles (extraction de minerais pour la fabrication des puces [1]) transforme la rareté hydrique en un facteur de régulation géographique involontaire, augmentant les tensions locales et les risques géopolitiques pour l'implantation des infrastructures numériques [9, 10].
L'empreinte énergétique des modèles d'IA doit être analysée à travers la dualité entre l'entraînement et l'inférence.
L'entraînement des modèles de fondation (LLM) représente l'effort initial colossal. Pour produire des modèles performants comme ceux de la série GPT, un supercalculateur est nécessaire, impliquant des dépenses énergétiques mesurées en floating-point operations per second (FLOPS) [11]. Ces coûts initiaux constituent une dette carbone massive pour le développeur. Bien que les chiffres exacts de l'empreinte carbone (kWh, CO2e) de modèles spécifiques comme GPT-4 et LLaMA-3 soient souvent propriétaires, des efforts de quantification rigoureuse se basent sur des cadres internationaux comme le Greenhouse Gas Protocol (GHG Protocol) pour évaluer l'empreinte de la consommation énergétique des entreprises du secteur [12, 13].
En revanche, l'inférence, c'est-à-dire l'utilisation quotidienne des modèles par les utilisateurs finaux, représente le coût énergétique récurrent et systémique. Bien qu'une seule requête soit peu gourmande, l'échelle de milliards d'utilisations quotidiennes transforme l'inférence en un défi de consommation énergétique globale 14. L'empreinte environnementale réelle d'un LLM n'est pas seulement déterminée par son efficacité algorithmique (FLOPS), mais de manière critique par le mix carbone de l'électricité utilisée (le défi du « behind-the-meter ») [4].
Pour contextualiser l'échelle du problème, l'intensité énergétique de l'IA se positionne dans un environnement numérique déjà controversé. Le minage de Bitcoin, par exemple, utilise une quantité d'énergie comparable à celle d'un pays comme l'Argentine [15]. L'accélération de technologies comme l'IA générative, la 5G et les satellites s'ajoute à cette empreinte numérique croissante [16]. Si l'IA n'est pas le seul contributeur, son taux de croissance actuel menace d'annuler les gains d'efficacité réalisés dans d'autres domaines.
Le tableau ci-dessous synthétise la manière dont les exigences énergétiques se transforment en contraintes économiques structurantes :
Tableau comparatif de l'Empreinte Énergétique des Tâches IA et des Limites Conjoncturelles
|
Élément Analysé |
Mesure Énergétique/Coût |
Impact Économique et Concurrentiel |
Source(s) Clé(s) |
|
Entraînement des LLM (GPT-x) |
Coût en PétaFLOPS / Temps de calcul massif |
Barrière de coût prohibitif ; Monopolisation de la R&D |
6 |
|
Inférence (Utilisation Quotidienne) |
Coût récurrent / Consommation par requête (Croissance explosive) |
Pression sur les infrastructures et nécessités de sobriété/optimisation |
2 |
|
Data Centers (DC) |
Doublement de la demande d'ici 2030 (GW, TWh) |
Risque systémique sur les réseaux nationaux ; Nécessité d'investissement massif en infrastructures vertes |
2 |
|
Alternatives de R&D |
Fine-tuning/Adaptation de modèles ou utilisation de modèles compute-optimal |
Réduction du coût d'accès à la performance (ex: qualité GPT-3 pour <$500k) ; Démocratisation limitée |
11 |
Le coût énergétique massif de l'IA agit comme un facteur de centralisation et une barrière économique décisive. La nécessité d'investir dans des supercalculateurs et les coûts opérationnels associés à l'entraînement des modèles de fondation définissent un seuil de coût critique [11].
Ce coût d'entrée prohibitif se monétise en capital, créant un fossé compétitif qui bénéficie principalement aux acteurs disposant de réserves de capitaux et d'infrastructures conséquentes [6]. En conséquence, le développement des modèles d'IA les plus avancés est concentré dans un oligopole d'entreprises, principalement les GAFAM, et de grandes nations, limitant la diversité et l'accès à l'innovation [17]. Cette concentration de ressources calculatoires assure que le contrôle des infrastructures cognitives futures reste entre les mains d'un petit nombre d'entités, augmentant la dépendance systémique des autres secteurs [19].
En réponse directe à ce régulateur énergétique involontaire, les acteurs plus petits et les start-ups ont développé des stratégies de contournement. Au lieu d'assumer le coût et l'énergie nécessaires pour entraîner un modèle à partir de zéro, ils se concentrent sur le fine-tuning (affinage) de modèles de fondation existants (souvent open-source) [11]. Cette approche nécessite une fraction de la puissance de calcul initiale, rendant possible l'atteinte d'une qualité comparable à des modèles comme GPT-3 pour des budgets nettement inférieurs (on parle de moins de 500 000 dollars dans certains cas pour des modèles compute-optimal) [18].
L'impact de l'énergie ne se limite pas aux modèles de langage, mais influence la R&D fondamentale. Le besoin immédiat de performance a favorisé les architectures très gourmandes, comme les Réseaux de Neurones Analogiques (ANNs), au détriment des alternatives plus sobres en énergie. Par exemple, le calcul neuromorphique, basé sur les Réseaux de Neurones Impulsionnels (SNNs), est une solution bio-inspirée prometteuse pour les systèmes contraints, offrant une meilleure efficacité matérielle. Cependant, le financement et la concentration des efforts de R&D dans les architectures conventionnelles ralentissent la démocratisation des approches plus frugales 20.
Face à un régulateur involontaire (le coût physique de l'énergie), la réponse législative cherche à formaliser ces contraintes en exigences explicites. L'Union Européenne a adopté l'AI Act, le premier cadre législatif mondial encadrant l'IA [21]. Ce règlement vise à garantir la sécurité, la santé et la protection des droits fondamentaux [22].
Pour les modèles d'IA à usage général (GPAI), considérés comme porteurs de risques systémiques s'ils sont très performants ou largement utilisés [23], l'AI Act impose des obligations de transparence accrues [21]. Ces obligations incluent la documentation technique détaillée et une liste des données d'entraînement [21, 22].
Bien que la consommation énergétique ne soit pas toujours explicitement listée dans les premiers niveaux d'exigences, la pression économique (FinOps) et environnementale (GreenOps) garantit son intégration future dans le cadre réglementaire. Le FinOps vise à optimiser les coûts du cloud, tandis que le GreenOps se concentre sur la réduction de l'empreinte environnementale, notamment en rendant visible la consommation énergétique [24]. Ces deux leviers convergent.
Puisque l'énergie est le principal moteur du coût de R&D et du risque environnemental, il est inéluctable que les régulateurs transforment cette contrainte en un indicateur de performance obligatoire. L'exigence de transparence sur les modèles GPAI offre le cadre parfait pour imposer le reporting de l'efficacité énergétique (kWh par opération ou par FLOPs), standardisant ainsi la mesure de la performance environnementale. Cette standardisation forcée, en imposant l'obligation d'un reporting énergétique public, deviendra un levier puissant pour inciter l'industrie à développer des modèles certifiés comme "frugaux" [21, 23].
La difficulté à obtenir l'engagement volontaire des principaux développeurs (OpenAI, grandes entreprises du web) dans des coalitions contraignantes [25] valide l'approche réglementaire externe comme solution nécessaire pour inscrire la question climatique et énergétique au cœur de la gouvernance internationale de l'IA.
Le second tranchant de l'épée de l'IA réside dans sa capacité inhérente à optimiser et à réduire la consommation énergétique, tant de ses propres infrastructures que des systèmes économiques plus larges. Cette approche se divise en deux stratégies complémentaires : AI for Green (utiliser l'IA pour l'environnement) et Green AI (rendre l'IA elle-même frugale).
L'Intelligence Artificielle est un outil puissant pour relever les défis énergétiques du XXIe siècle, où il faut garantir l'accès à l'énergie tout en limitant la production et la consommation globales [26].
L'IA est essentielle pour l'optimisation des réseaux intelligents (Smart Grids). Grâce à des modèles prédictifs précis, les fournisseurs d'énergie peuvent analyser les flux en temps réel, ajuster la production à la demande et prévenir les gaspillages coûteux, améliorant ainsi la maîtrise des dépenses énergétiques par les consommateurs [26, 27].
De plus, l'IA est cruciale pour la gestion dynamique des énergies renouvelables intermittentes (éolien, solaire), en facilitant leur intégration complexe avec des solutions de stockage [27]. Cette capacité d'anticipation et de gestion du risque permet de rendre le mix énergétique global plus fiable et plus décarboné. Dans le secteur industriel, l'IA est déjà utilisée pour stimuler la productivité, la sécurité et la durabilité. Des entreprises énergétiques comme Enbridge ont migré plus de 80% de leurs charges de travail vers des plateformes comme Microsoft Azure, utilisant l'IA pour améliorer l'efficacité opérationnelle et réduire les émissions de leurs centres de données [28].
Cependant, la crédibilité de l'AI for Green repose sur une dépendance circulaire : l'efficacité de l'IA dans l'optimisation des systèmes énergétiques généraux doit être supérieure à l'empreinte environnementale du système d'IA lui-même [29]. Les data centers doivent impérativement devenir des installations éco-responsables, avec des facteurs d'efficacité énergétique (PUE) bas, un approvisionnement en énergies renouvelables et des systèmes de refroidissement optimaux [7, 8]. L'évaluation rigoureuse de la double matérialité est nécessaire pour prouver que les gains énergétiques globaux ne sont pas annulés par l'augmentation de la consommation informatique.
La stratégie du Green AI se concentre sur la réduction intrinsèque de l'empreinte environnementale des systèmes d'IA, sans compromettre les performances.
L'IA peut elle-même gérer et optimiser les infrastructures qui la soutiennent. L'utilisation d'algorithmes intelligents pour analyser les opérations et allouer dynamiquement les ressources permet aux data centers de réduire leur gaspillage énergétique [8]. L'exemple de Google DeepMind, qui a utilisé l'IA pour optimiser la gestion thermique des centres de données, a conduit à une réduction des dépenses de refroidissement de 40% [30]. Ce potentiel d'économie sur les coûts annexes à l'informatique pure est colossal et prouve la boucle vertueuse possible.
Les recherches récentes, y compris une étude menée par l'UNESCO et l'University College London (UCL), ont démontré que des adaptations simples peuvent réduire la consommation d'énergie des LLM jusqu'à 90% 14. Cela expose une inefficacité structurelle dans le paradigme actuel des modèles généralistes surdimensionnés.
Les leviers de la frugalité logicielle incluent :
Utilisation de modèles plus petits et spécialisés : Assortir le bon modèle à la bonne tâche, plutôt que d'utiliser un grand système polyvalent, permet une réduction de consommation allant jusqu'à 90% 14.
Compression des modèles : Des techniques comme la quantification réduisent la taille des modèles et donc la quantité de calculs nécessaires, permettant d'économiser jusqu’à 44% d’énergie sans perte de précision notable 14.
Architectures de Mélange d'Experts (MoE) : Ces architectures n'activent que le sous-modèle nécessaire à une tâche précise (traduction, résumé), améliorant significativement l'efficacité 14.
Sobriété d'utilisation : Le simple fait d'utiliser des requêtes et des réponses plus courtes peut réduire de plus de 50% la consommation d’énergie par inférence 14.
De plus, l'IA frugale exige un changement de paradigme, passant de l'approche Big Data (quantité de données) à la qualité des données et à la minimisation de la collecte pour ne mettre à jour que les informations strictement nécessaires [32].
Le calcul neuromorphique, basé sur les Réseaux de Neurones Impulsionnels (SNNs), représente une voie de R&D prometteuse 20. En s'inspirant du cerveau, ces architectures offrent une meilleure efficacité énergétique pour le calcul parallèle et distribué, les rendant idéales pour l'IA embarquée (Edge AI) et les systèmes contraints. Ce domaine est d'ailleurs un axe prioritaire du Programme et Équipements Prioritaires de Recherche (PEPR) français sur l'Intelligence Artificielle, avec l'ambition de rationaliser au maximum la consommation [32].
Le tableau ci-dessous illustre le potentiel de ces techniques de Green AI :
Tableau de Synthèse des Techniques de « Green AI » et de Réduction de la Consommation
|
Levier de Frugalité |
Technique Clé / Domaine |
Mécanisme d'Économie |
Potentiel de Réduction |
Source(s) Clé(s) |
|
Optimisation Modèle/Logiciel |
Modèles plus petits/spécifiques ; MoE (Mélange d'Experts) |
Évite l'utilisation d'un modèle généraliste surdimensionné |
Jusqu'à 90% pour des tâches ciblées |
14 |
|
Compression de Modèle |
Quantification, Élagage (Pruning) |
Réduction de la taille mémoire et des calculs nécessaires |
Jusqu'à 44% pour la compression seule |
14 |
|
Efficacité des Infrastructures |
IA pour la gestion thermique / PUE bas |
Allocation dynamique des ressources et optimisation du refroidissement |
Ex. -40% sur les coûts de refroidissement (DeepMind) |
7 |
|
Innovation Matérielle |
Calcul neuromorphique (SNNs) |
Architecture parallèle distribuée pour l'efficacité énergétique |
Amélioration significative pour l'IA embarquée |
20 |
|
Sobriété d'Utilisation |
Requêtes et réponses plus courtes |
Réduction du volume de calcul par inférence |
Plus de 50% sur l'énergie par requête |
14 |
Le Green AI n'est pas seulement un impératif technique, mais un impératif éthique [24]. Dans un contexte de rareté énergétique et de défis climatiques [25, 26], le développement de l'IA doit être aligné sur les Objectifs de Développement Durable (SDGs) [31].
Pour concrétiser cette orientation, la sensibilisation et l'éducation à la sobriété numérique sont essentielles [25]. Il est crucial que les développeurs et les entreprises intègrent des chartes d'éthique et de responsabilité et adoptent des pratiques de GreenOps pour rationaliser l'utilisation des ressources IT [24].
Le financement public doit jouer un rôle de catalyseur en soutenant massivement la recherche sur l'IA frugale [32]. L'adoption de référentiels d'IA frugale (tels que ceux promus par The Shift Project) [33] et l'intégration de l'éthique et de la responsabilité au cœur des stratégies managériales sont nécessaires pour passer de l'innovation technologique rapide à l'adoption responsable [24].
L'analyse confirme le rôle ambivalent de la consommation énergétique de l'IA. Agissant comme un régulateur involontaire, elle impose des limites physiques qui se traduisent en barrières économiques, favorisant l'oligopole et la centralisation du pouvoir technologique. Le coût d'entraînement des modèles de fondation est le principal facteur qui entrave la démocratisation et la diversité de la R&D.
Cependant, les défis énergétiques actuels ne sont pas des obstacles absolus, mais plutôt les catalyseurs d'un changement de paradigme vers l'IA Frugale. Le potentiel d'optimisation (Green AI), incluant les modèles plus petits, la quantification et l'efficacité des infrastructures (réduction de 40% des coûts de refroidissement par exemple), offre une voie de mitigation significative. Le développement futur de l'IA ne dépendra pas tant de la puissance de calcul brute que de la disponibilité et du coût de l'énergie propre.
Le pivot stratégique consiste à transformer la contrainte énergétique involontaire en une régulation intentionnelle. En formalisant les exigences de durabilité, les autorités publiques peuvent garantir que les bénéfices sociétaux de l'IA ne soient pas annihilés par son empreinte écologique croissante, assurant ainsi un avenir où IA et préservation de l'environnement vont de pair [24].
Pour garantir un développement de l'IA à la fois puissant, décentralisé et durable, les actions suivantes sont jugées prioritaires :
Il est essentiel d'intégrer formellement les métriques de consommation énergétique (telles que le $\text{kWh}$ par opération, le $\text{PUE}$ des centres de données et les gains d'efficacité par unité de calcul) dans les exigences de documentation technique des modèles d'IA à usage général (GPAI), conformément à l'AI Act [21]. Cette obligation de reporting doit permettre aux régulateurs d'évaluer le risque systémique des modèles non seulement en termes de sécurité, mais aussi en termes d'impact environnemental critique.
Les subventions et les programmes prioritaires (tels que le PEPR IA) doivent être réorientés pour accélérer la recherche sur les architectures efficientes [32]. Cela inclut le soutien aux modèles basés sur le concept de Mélange d'Experts (MoE), l'exploration du calcul neuromorphique (SNNs) pour l'IA embarquée 20, et le développement de méthodologies d'apprentissage qui privilégient la qualité des données à leur quantité. Cet effort est la clé pour briser la barrière économique et démocratiser l'accès au développement de l'IA.
Les autorités locales et nationales doivent établir des critères stricts pour l'autorisation de nouveaux Data Centers. Ces critères doivent dépasser les considérations économiques pour exiger un Facteur d'Efficacité Énergétique (PUE) très bas, l'engagement d'approvisionnement en énergies renouvelables, et la mise en place de systèmes de réutilisation de la chaleur résiduelle [7, 8]. Les contraintes hydriques doivent devenir une considération primordiale dans l'analyse de l'implantation afin d'éviter les conflits d'usage de l'eau.
Les entreprises qui déploient l'IA doivent intégrer les cadres de gestion GreenOps, en tandem avec le FinOps, pour optimiser l'utilisation des ressources cloud [24]. L'industrie doit privilégier l'utilisation de modèles spécialisés et de techniques de compression (quantification) pour l'inférence quotidienne, reconnaissant qu'utiliser un grand modèle généraliste pour une tâche simple représente une sur-ingénierie inefficace 14.
Pour tous les projets promus sous l'égide de l'AI for Green, il est impératif d'exiger un rapport de la double matérialité. Ce rapport doit quantifier de manière transparente et vérifiable l'empreinte environnementale du système d'IA lui-même et démontrer que les gains d'efficacité énergétique générés pour l'économie générale compensent amplement cette empreinte [29]. Cette approche est essentielle pour garantir la boucle vertueuse du développement durable.
Sources
1
Data centers : faut-il choisir entre numérique et écologie ? - Polytechnique Insights
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2
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IA, centres de données et demande d'énergie. Quelles ... - Ifri
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Intelligence artificielle : le vrai coût environnemental de la course à l'IA - Bon Pote
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IA générative : la consommation énergétique explose - Polytechnique Insights
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— Résoudre les défis des DataCenters à l'ère de l'IA - ABB
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Les impacts économiques de l'Intelligence Artificielle - CPR AM
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Mosaic LLMs: GPT-3 quality for - Databricks
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IA : NOTRE AMBITION POUR LA FRANCE - info.gouv.fr
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21
EU AI Act : comprendre le premier cadre réglementaire sur l'intelligence artificielle. - Deloitte
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Législation sur l'IA | Bâtir l'avenir numérique de l'Europe
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AI for Green and Green AI - Cigref
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Impact environnemental de l'IA : ChatGPT, CO₂ et consommation énergétique - Code Climat
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[Dossier] Peut-on rendre l'intelligence artificielle frugale - Labo Société Numérique
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Intelligence artificielle, données, calculs : le rapport final du Shift - The Shift Project
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