Porträt Ingrid Daubechies : Warten auf den Wow!-Moment

Mathematiker brauchen Ruhe für bahnbrechende Ideen, sagt Ingrid Daubechies. Sie leitet die International Mathematical Union.

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Zettel, Stift und ein freier Kopf. Ingrid Daubechies, 56, leitet die International Mathematical Union und forscht an der Duke-Universität in Durham.
Zettel, Stift und ein freier Kopf. Ingrid Daubechies, 56, leitet die International Mathematical Union und forscht an der...Foto: David von Becker

Und plötzlich kommt einem die Idee, die alles zusammenführt, wird man durchflutet von einem Gefühl, das irgendwo zwischen Staunen, Überraschung und Ehrfurcht liegt und man sagt einfach: Wow! Verwirrend? Es sei eben schwer in Worte zu fassen, was sie unter „Schönheit der Mathematik“ versteht, sagt Ingrid Daubechies. Doch die Art, wie sie jetzt die Augen aufreißt und ihre Hände nach oben schwingen lässt, macht deutlich, dass die 56-Jährige diese Schönheit mehrfach erlebt hat. Und sie ist überzeugt: Man muss kein Genie sein, um mathematische Erweckung zu erleben, sie kann jeden treffen.

Lust auf Mathe machen, das oftmals schreckliche Image des Faches ändern, begabten Nachwuchs finden, gerade in Entwicklungsländern, das sind wesentliche Ziele der International Mathematical Union (IMU), die Daubechies seit Jahresbeginn ehrenamtlich als Präsidentin leitet. Als erste Frau in dem Amt. Und noch etwas ist neu bei der Weltvereinigung der Mathematiker. Nachdem die Organisationsaufgaben 90 Jahre lang vom jeweiligen Arbeitsort des gewählten Generalsekretärs aus erledigt wurden, gibt es jetzt eine feste Zentrale, in Berlin, Markgrafenstraße 32, erster Stock links. Dort sitzt Daubechies in dem frisch renovierten, kargen Konferenzraum und spricht über die Schönheit der Mathematik.

Ihr Weg in dieses Fach ist selten. Oft sind es Mathematiker, die sich während ihrer Arbeit auf Anwendungen in bestimmten Fachgebieten spezialisieren. Die gebürtige Belgierin jedoch kam aus der Physik. Nach Studium und Promotion in den 70er Jahren an der Freien Universität Brüssel ging sie in die USA, wo sie in den Bell-Laboratorien in Murray Hill (New Jersey) forschte. Eine Zeit lang pendelte sie noch zwischen beiden Ländern, bevor sie sich für ein Leben jenseits des Atlantiks entschied.

Daubechies heiratete den britischen Mathematiker Robert Calderbank. Nach einem längeren gemeinsamen Aufenthalt an der Universität Princeton, wo Daubechies die erste Mathematikprofessorin war, arbeiten die beiden inzwischen an der Duke-Universität in Durham (North Carolina). Sie als Professorin, er als Dekan für Naturwissenschaften.

Berühmt wurde die Wissenschaftlerin für ihre Arbeit an Wavelets. Mit ihrer Hilfe können nicht benötigte Informationen aus großen Bilddateien entfernt werden und so Speicherkapazität und Rechenleistung besser genutzt werden. Das FBI nutzt Wavelets, um beim Speichern von Fingerabdrücken Platz auf seinen Festplatten zu sparen. Den Angaben zufolge können die Originaldaten um den Faktor 20 geschrumpft werden, ohne dass Wichtiges verloren geht. Auch das JPEG-2000-Format, in dem digitale Filme in Europa erstellt werden, basiert auf Wavelets.

Dahinter steckt der Versuch, komplexe Signale durch viele kleine, standardisierte Wellenstückchen zu beschreiben. Ein Beispiel: Das wilde Auf und Ab, wie es Seismografen auf eine Papierrolle zeichnen, wird in zig kurze Wellenabschnitte zerlegt, die völlig unterschiedlich aussehen, aber jeweils eindeutig mit einer mathematischen Formel beschrieben werden können. Diese „kleinen Wellen“ – so lautet die ungefähre Übersetzung für das Kunstwort Wavelets – sind sozusagen die Grundbausteine des komplexen Datenwusts. Wer die Grundbausteine kennt, kann die Datenmenge reduzieren und den verbleibenden Rest gezielt für weitere Analysen nutzen.

Für digitale Bilder sind die Bausteine bekannt, für viele andere Anwendungen noch nicht, sagt Daubechies. Die Codes seien dringend nötig, um der Datenflut Herr zu werden, fügt sie hinzu. „Wissenschaftler der unterschiedlichsten Fachrichtungen produzieren mit ihren Hochleistungs-Messgeräten weit mehr Daten, als sie auswerten können.“ Die Mathematikerin, die neben theoretischen Überlegungen stets die Anwendung suchte, kooperiert deshalb mit Seismologen, Kunsthistorikern und Biologen.

An der Duke-Universität gibt es ein Lemurenzentrum, wo die Forscher die Bewegung der Affen besser verstehen wollen. Herkömmliche Methoden, bei denen Markierungspunkte auf Gelenke geklebt werden und deren Positionsänderung auf Videos dokumentiert wird, seien kaum geeignet. „Die Tiere finden die Referenzpunkte spannend und rupfen sie einfach ab.“ Sie sucht deshalb nach einem Verfahren, das den linken Handknöchel oder den rechten Ellbogen zweifelsfrei in jedem Einzelbild erkennt und so eine dreidimensionale Analyse erlaubt.

Viel Zeit bleibt ihr für die Forschung allerdings nicht. Sie gibt Vorlesungen, betreut Doktoranden und hat auch für die IMU einiges zu tun. Auf Befehl kommen die großen Einfälle auch nicht. Man brauche schon etwas Zeit, in der man ungestört ist, sagt die Mathematikerin. „Beim Duschen habe ich manchmal gute Ideen, oder beim Wandern“, erzählt sie. Und früher in jenen Stunden, als sie ihre Kinder stillte. Dann sei sie ruhig und entspannt gewesen und die Gedanken hatten freie Bahn. Was sich im Kopf zusammenfügt, muss noch zu Papier gebracht werden. Daubechies hat dafür immer Block und Stift dabei oder ihren Tablet-Computer, um ihre Ideen zu notieren und zu prüfen. Oft passt es dann doch nicht. Manchmal allerdings gibt es wieder so einen Wow!-Moment.

Dieses Gefühl könne jeder erleben, denn die meisten hätten Talent für Mathe, meint Daubechies. „Sehen Sie sich doch an, wie viele Leute mit Begeisterung Sudokus machen“, sagt sie. „Zugegeben, das ist keine höhere Mathematik, aber die Leute haben Spaß daran.“

Im Grunde sei es mit Mathe wie mit Sport. Da schaffen es auch nur wenige bis zur Olympiateilnahme und dennoch mögen viele Menschen Sport. Ebenso gebe es bei vertrackten mathematischen Problemen teilweise auch nur ein dutzend Experten, die sich überhaupt da hineindenken könnten. Für die meisten genügt Mathe auf anderem Niveau. Ein paar Formeln müssten schon sein, gibt sie zu. Aber nicht ausschließlich.

Dieses unverkrampfte Herangehen wie im Sport wünscht sie sich auch für den Mathematikunterricht. „Das geht nur, wenn man begeisterte Lehrer hat, die selbst erlebt haben, wie viel Spaß das machen kann.“ Nur dann ließen sich auch die Kinder dafür begeistern. „Ich weiß nicht wie es in Deutschland ist, aber in den USA sind viele Lehrer keine richtigen Mathematiker“, sagt Daubechies. Sie wüssten, wie man Formeln aus einem Buch zieht und anwendet. Aber sie seien es nicht vom Herzen her.

Deshalb will sie mit der IMU auch die Lehrerausbildung verbessern, sagt die Präsidentin. Im Englischen ist sie übrigens „president“, was eher zu ihrem Verständnis von ihrer Position passt. Dass sie nun als erste Frau der Vereinigung vorsitzt, darauf gibt sie nichts. Sie tut es als Ingrid Daubechies. Die Diskussion um eine Frauenquote für Führungspositionen, wie sie hierzulande gerade beginnt, hat sie anscheinend hinter sich gelassen. „Es bringt nichts, einen bestimmten Kandidaten durchzudrücken, nur um eine Quote zu erfüllen.“ Denn derjenige, besser: diejenige, stehe immer unter dem Verdacht, den Job nur wegen seiner Zugehörigkeit zu einer bestimmten Gruppe bekommen zu haben und nicht wegen seiner Fähigkeiten. „Wenn eine Position zu vergeben ist, sollte man allerdings nicht nur den Kreis von Leuten berücksichtigen, den man ohnehin vor Augen hat“, sagt Daubechies. Man sollte gezielt auch die Kandidaten anschauen, an die man im ersten Augenblick nicht denken würde. „Am Ende sollte nur die Qualität der Bewerber entscheiden.“

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