Cuatro matemáticos son galardonados con el premio Princesa de Asturias

Los matemáticos franceses Yves Meyer y Emmanuel Candès, la belga Ingrid Daubechies y el australiano Terence Tao fueron galardonados de forma conjunta con el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2020.

Los cuatro han realizado contribuciones pioneras y trascendentales a las teorías y técnicas modernas del procesamiento de datos y señales y han constatado el papel unificador y transversal de las matemáticas en diferentes disciplinas científicas e ingenierías con soluciones prácticas aplicables en múltiples ámbitos y son un ejemplo de la utilidad del trabajo en matemáticas puras.

Las técnicas que han desarrollado son la base y el soporte de la era digital al permitir comprimir archivos gráficos sin apenas pérdida de resolución de la imagen y el diagnóstico médico y reconstruir imágenes precisas a partir de un reducido número de datos así como de la ingeniería y la investigación científica, al eliminar interferencias y ruido de fondo.

También resultan claves en la restauración de la señal con las imágenes del telescopio espacial Hubble y en la detección de ondas gravitacionales por el LIGO, resultado de la colisión de dos agujeros negros, y sus contribuciones al moderno procesamiento matemático de datos y señales se basan esencialmente en dos herramientas diferentes y complementarias: las ondículas y la detección comprimida o terminación de la matriz.

En concreto, Meyer y Daubechies han sido líderes en el desarrollo de la moderna teoría matemática de las ondículas, situada en la intersección entre las matemáticas, las tecnologías de la información y las ciencias de la computación.

La teoría matemática de las ondículas permite descomponer imágenes y sonidos en fragmentos matemáticos, que capturan las irregularidades del patrón, pero a la vez son manejables, y está detrás de la compresión y el almacenaje de datos y la eliminación de ruido. 

Ambos reunieron trabajos anteriores y los relacionaron con las herramientas analíticas utilizadas en el análisis armónico, un descubrimiento que permitió a Meyer demostrar que las ondas pueden formar conjuntos mutuamente independientes de objetos matemáticos llamados bases ortogonales. 

Su trabajo inspiró a Daubechies para construir las ondículas ortogonales con soporte compacto y, más tarde, las ondículas biortogonales, que revolucionaron el campo de la ingeniería, y su labor conjunta en el desarrollo de paquetes de ondículas, que permiten una mejor adaptación a las particularidades de una señal o imagen, ha permitido aplicar sus investigaciones a numerosas tecnologías, como por ejemplo en la compresión de imágenes digitales.

La segunda revolución en las técnicas de tratamiento de datos y señales desarrollada en la primera década del siglo XXI se produjo con el desarrollo de las teorías de detección comprimida y de terminación de la matriz, fruto de la colaboración entre Terence Tao y Emmanuel Candès. 

Esta teoría permite la reconstrucción eficiente de datos dispersos basados en muy pocas mediciones dado que uno de los problemas centrales en las imágenes médicas y, generalmente, en todas las áreas del procesamiento de señales, es cómo reconstruir una señal a partir de mediciones parciales y ruidosas. 

Esas técnicas de reconstrucción avanzadas permiten la reducción del número de muestras necesarias, lo que en imágenes médicas implica una exploración más rápida del paciente. 

Así, los escáneres usados en técnicas de resonancia magnética de imagen llevan implementada esta herramienta matemática, lo que permite acortar el tiempo de escaneo o exposición del paciente para después reconstruir la imagen sin pérdida de calidad. 

Al galardón, el séptimo en fallarse de los ocho premios que concede anualmente la Fundación Princesa de Asturias, optaban 48 candidaturas de veintidós nacionalidades y los matemáticos premiados fueron propuestos por el ingeniero estadounidense Martin Cooper, uno de los padres de la telefonía móvil, que obtuvo el premio de Investigación Científica y Técnica en 2009.

Los Premios Princesa de Asturias, que este año alcanzan su cuadragésima edición, están dotados con 50.000 euros y la reproducción de una estatuilla diseñada por Joan Miró y su entrega está prevista para el próximo 16 de octubre en el Teatro Campoamor de Oviedo en una ceremonia presidida por los reyes de España.

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