大江东丨走近科学大咖⑥“小波之母”多贝西:数学的终极浪漫,是美得有用
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“完全是巨大的惊喜!看到自己与其他很棒的科学家们同列获奖名单,真是欢喜又意外!”
2026世界顶尖科学家论坛,将千万元奖金的“智能科学或数学奖”单独授予了数学家英格丽·多贝西,她是现代实用小波的奠基人,国际数学联盟首位女性主席,也是沃尔夫数学奖第一位女性得主。

英格丽·多贝西。金立旺摄
在复旦大学报告厅旁的休息室,我们见到了前来做讲座的多贝西。这位笑容温和的世界级科学家见我们好奇打量她胸前的项链,便摘下让我们细瞧。吊坠是由五个四面体螺旋嵌套而成的十二面体,在古铜色泽之下,棱角分明又不失圆润。
“它是用3D打印技术和失蜡铸造工艺制成的,”多贝西说,“3D打印技术在我小时候还闻所未闻,但几千年前中国工匠就能熟练应用失蜡法铸造了。我喜欢这个吊坠,因为它让我把前沿科技和古老文明一起戴在了身上。”
多贝西不愿把数学之美锁在讲义与论文中,而是希望这份美感,如同这件首饰一样,走入普通人的日常生活。
以工程师思维,拓展数学应用边界
今天几乎人人都在享受“小波(wavelet)”技术带来的便利——以“.jp2”为扩展名的图片格式就建立在这套理论之上,但真正了解“小波”的人并不多。
多贝西有个通俗的解释:小波就像是变焦放大镜,广角看清图像全貌,特写捕捉边缘与纹路。通过小波技术压缩图片,可以舍弃画面大面积重复信息,保留各种充满差异的微小细节,既节省存储空间,又提高传输效率。
小波的故事,要从一百多年前说起。
1909年,匈牙利数学家哈尔提出最早的小波,波形如同陡然起落的台阶,简洁却生硬。用它解析信号,好比一把刻度粗糙的尺子,只能看清大致变化,难以分辩细腻起伏。
此后法国数学家梅耶尔取得重要突破。他设计出更加平滑的小波,能够精细解析图像线条纹理,不同层级分析结果互不干扰。不过,这种小波还有一个麻烦:波形会向两端无限延展,这对需要大批量快速运算的计算机而言,实用性大打折扣。
能不能造出一种小波,既能看清细节,又把计算范围限制在有限区间?多贝西找到了答案。
1987年初,在纽约大学库朗研究所访学期间,她成功构造新型小波,同时具备数学上的正交性、光滑性和紧支性三大特质。波形足够平滑,信息分层清楚,更重要的是,超出特定区间,数值便直接归零。
多贝西的突破,为小波走向实际应用打开大门。
在那篇奠定学术地位的经典论文中,除了严谨的数学证明,她还附上大量图表和具体计算数据,方便工程师直接照着操作。“工程师未必会读完复杂的数学证明,但需要拿来就能应用的工具。”多贝西说。
小波理论诞生之际,全球信息产业正蓬勃兴起。数字图像、通信和数据处理需求爆发,这项源于纯粹数学探索的成果,很快找到广阔的应用场景。
1992年,多贝西与合作者构造出CDF双正交小波,成为JPEG 2000图像压缩标准的核心数学基础。虽然普通手机仍在使用传统的JPEG格式,但JPEG2000深刻改变了影院数字放映和医学影像领域。
小波的用途远不止图片压缩。借助多尺度分析,研究人员可以从复杂图像中提取肉眼不易察觉的特征,为指纹比对、刑侦物证和艺术品真伪鉴别提供辅助依据。抽象的数学理论,跨界走进许多看似无关的领域。
有趣的是,这些现实应用并非多贝西最初的研究目标。她说,“我们当时想法很简单:这太酷了!一起做点酷炫的事情吧!”
递给学生一把走进数学世界的“钥匙”
美国杜克大学教授莉莲·皮尔斯,早年在普林斯顿读本科,常在空荡荡的机房里写论文。有一天却被管理员告知,这里是研究生专用机房。年轻的皮尔斯不知所措,僵在原地。
这时,身后有人说:“给她一把钥匙!”出言相助的,正是当时在普林斯顿任教的多贝西。
还有一次,一名博士生即将论文答辩,导师因飞机延误无法到场,答辩委员会凑不齐人便无法进行。这名学生只好到休息室碰运气,看能不能找到一位能替代的教授。不一会儿,他带着满脸笑容的多贝西回来参加他的答辩……
这是倪忆记忆中的多贝西教授,他曾在普林斯顿留学。
善待年轻人,尤其扶持女性科研后辈,一直是多贝西的本色。她说,“我是很多数学奖项的第一位女性获得者,比起自己获奖,我更想看到第二位、第三位……前不久,我见到王虹,她是第三位女性菲尔兹奖得主,我很开心。”

英格丽·多贝西在女科学家大会上发表主旨演讲。孔陈杰摄
不仅为女性数学科研工作者鼓劲,多贝西还为她们提供实实在在的帮扶。
2011年至2014年,在担任国际数学联盟主席期间,她大力推动数学教育机会平等,重点关照发展中国家的青年女数学家成长。
2014年,剑桥大学想把多贝西挖走,请她担任卢卡斯数学教授,那曾是牛顿、狄拉克、霍金担任过的职务,如果入职,她将成为这一教席自1663年创立以来的第一位女性教授。为了留住多贝西,杜克大学开出丰厚条件,其中一条承诺,便是推动数学系女性教授占比提高到30%。多贝西留了下来。
每当有人称颂多贝西对新生代数学家的付出,她总说,“我没做什么,只是在有精力有资源的时候,提供一点微不足道的帮助。”
此次获奖,多贝西开心的理由很多。“说真的,我很需要这笔顶科奖金,”多贝西盘算好了,比如为发展中国家设立数学研究生资助金;还有一个帮扶女大学生的暑期学校项目,过去是由政府出资,但如今经费中断,举步维艰,她希望用奖金把项目办下去。
数学之美,美在交融和合
四十多岁时,多贝西确诊慢性抑郁症,园艺和数学是她走出低谷的疗愈方式。“很遗憾,种花这件事我没有天赋,一次次失败,就像做数学研究。但挫败没有让我沮丧,反而治愈了我。园艺和数学,都是如此美丽。”多贝西感慨。
数学之美需要共赏,数学的园地,也需要共同栽培。
每个周六,在她家种满黑莓、三叶草和鸢尾花的庭院,多贝西常和研究生们聚在一起切磋厨艺。来自世界各地不同文化背景的学生,分享家乡食谱,学习烹饪技巧,在烟火气中彼此交流。“我希望搭建人与人联结的社群,而不只是纯粹的智力思辩。心态越放松,思想交流就越顺畅。”多贝西说。
1996 年起,多贝西就给普林斯顿非数学专业本科生开设《让数学活起来!》课程,借助丰富的现实案例,带领学生感受数学推理的力量,广受追捧;任职杜克大学后,又开设同类课程《无处不在的数学》,依旧座无虚席。
对有志于投身理工科的年轻人,多贝西建议:“要有远大志向,不要自我设限,贬低自己;高中阶段尽量多修数学与科学;进入大学与科研环境,主动寻找志同道合的同伴。”
多贝西本科主修物理,并非数学科班出身,这也造就了她开阔的研究视野。她的中国学生、医学博士吴浩榳向她发出跨界合作请求,她毫不犹豫接受了。吴浩榳采用数学方法解析医疗数据,成果丰硕,如今已是杜克大学数学系教授。
多贝西眼中,理想的学术合作,本该是一加一大于二。几个人协作推进不同课题,产出多篇成果,其整体价值远超一个人单打独斗完成一篇论文。
“很抱歉,我至今只会用中文说‘你好’,请相信我,明年我会努力学说更多的中文”。多贝西第一次到访中国,是上世纪九十年代,南开大学邀请她开设暑期课程,之后多次来华交流。“中国数学水平很高,有很多很棒的大学。我期待科研合作能超越利益与国籍,从事数学是人的天性。”她说。
在顶科论坛开幕日前三天,她辗转上海五所高校分享数学人生,用行动践行对国际数学合作的信念。

英格丽·多贝西获“2026年世界顶尖科学家奖”后接受媒体采访。邓建国摄
“合作、交流、信任,是我们在数学世界共同相处的前提,数学应该是所有人的。”访谈中,多贝西张开双臂,恳切呼吁。
偶尔,她在日常生活认出小波,会非常开心。据媒体报道,有一次多贝西和丈夫观看英超比赛。丈夫看得入神,她却突然惊呼:“哇!他们用的是小波!”原来,她从电视里草坪画面的像素痕迹,认出了自己研究的小波。丈夫无奈回应道:“是,是,可这会儿谁在乎草坪啊!”
在顶科论坛,她对我们说:“我从不把小波视作我的个人所有。我为人类所成就的一切感到自豪,人类的独创性与创造力,正是我生活的动力。”
从一组坐标系中的波纹开始,多贝西完成了图像压缩,却延展出一个更广阔的世界——让普通民众,在无声之间,拥抱独特的数学之美。
统筹:吴焰 李泓冰 伍静
记者:曹玲娟
实习生:孔陈杰 刘圆圆 季江睿
学术指导:复旦大学新闻学院教师邓建国
出品:大江东-复旦融媒体创新工作室
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