"La marraine de l'image digitale", c'est ainsi que le New York Times décrit notre compatriote Ingrid Daubechies. Cette physicienne, née en 1954 à Houthalen dans la province de Limbourg et formée à la VUB, est désormais installée aux États-Unis, en Caroline du Nord, où est elle est professeur émérite à l'Université de Duke.

En 2025, juste avant son départ de la Maison-Blanche, le président Joe Biden a remis à Ingrid Daubechies la plus haute récompense scientifique américaine, la National Medal of Science. La Belge a en effet jeté les bases de la compression d'images moderne, ce qui a notamment mené à la création d'un format "JPEG". D'où le petit nom que lui a donné la presse.

"Je trouve que ce surnom est exagéré, affirme-t-elle depuis son domicile américain. D'une part, l'image digitale existait bien avant que je m'y intéresse, et d'autre part, de nombreuses personnes ont contribué à ce développement."

De même, elle ne croit pas trop ceux – pourtant des agences de presse et des analystes sérieux – qui citent son nom pour le Nobel de physique. Il est vrai que son cas est subtil : même si la Limbourgeoise est diplômée en physique, son travail, qui a trait aux algorithmes, est souvent associé aux mathématiques (et il n'y a pas de Nobel en math). "Cela dit, si cela arrive, je ne leur dirai pas : Vous faites erreur !'" s'amuse-t-elle.

Concrètement, elle a découvert des formules mathématiques pour les "ondelettes", qui peuvent être utilisées pour compresser des images numériques sans aucune perte de qualité. De manière générale, la compression d'images réduit la quantité de données en supprimant les redondances, pour faciliter le stockage ou le transfert. Mais les ondelettes de Daubechies peuvent ajuster localement leur niveau de détail selon le contenu de chaque zone de l'image, ciel vide ou au contraire texture très élaborée. "Ce qui les rend très effectives, c'est qu'elles s'adaptent à l'image", souligne-t-elle. Pour atteindre cette avancée majeure, Ingrid Daubechies explique avoir pensé à contre-courant de ses collègues scientifiques, dans les années 1980.

En bref, à l'époque, les scientifiques, dans "un formidable foisonnement d'idées", échangent sur ce qu'on appelle à présent la "transformée d'ondelettes". Soit une approche mathématique qui décompose un signal (au sens large) en petits "morceaux d'onde", sur lesquels on peut "zoomer" et "dézoomer". Hélas, lorsqu'on essayait d'utiliser ces ondelettes dans la réalité, dans des applications de compression d'images numériques, toutes les propriétés utiles étaient perdues. "Or, à l'époque, perdre les belles propriétés mathématiques semblait complètement naturel aux mathématiciens purs. En effet, à leurs yeux, les mathématiques sont magnifiques mais il est normal que lorsqu'on passe aux applications, cela devienne plus 'sale' ! Moi, je ne me suis jamais résignée à cette façon de voir ! Comme je n'étais pas du tout d'accord, j'ai pris le problème dans l'autre sens. Je suis partie des applications et j'ai cherché comment remonter pour obtenir tout le cadre mathématique et donc les belles propriétés. Cette approche n'aurait pas été choisie par quelqu'un qui n'était pas résolu à répondre à un problème pratique, et pour qui le résoudre ne diminuait en rien la beauté mathématique. Je crois que cela a vraiment été mon apport."

Le premier usager de ces ondelettes "à la mode Daubechies" ? À sa grande surprise, le FBI, la police fédérale américaine. "Le FBI voulait numériser – et comprimer – sa banque de données d'empreintes digitales. Ses membres étaient en train de développer des algorithmes afin de comparer les empreintes et de voir si elles sont ou non de la même personne, raconte-t-elle. Pour l'algorithme de compression, ils ont lancé un concours, et leur critère de réussite était qu'une image décompressée à partir d'une image d'empreinte comprimée et comparée à une autre empreinte du même doigt devait atteindre un pourcentage très élevé lors des tests de vérification. Quelqu'un au laboratoire gouvernemental de Los Alamos avait entendu parler des ondelettes et les a utilisées dans son algorithme. Et celui-ci a battu de loin l'algorithme existant. Moi, je l'ai appris en même temps que tout le monde !"

Elle n'est pas non plus intervenue – ou de loin – lorsque ses ondelettes ont été introduites dans la norme de compression JPEG 2000. Ce standard – à distinguer du JPEG "tout court" utilisé pour comprimer nos photos de vacances – est principalement utilisé dans les milieux professionnels. Réservé à des domaines où la qualité d'image et la gestion de gros volumes de données sont critiques, le JPEG 2000 est utilisé du cinéma numérique à l'imagerie médicale, en passant par les images satellites ou encore l'archivage d'œuvres d'art en haute résolution.

Le fait que ses ondelettes soient "cachées" dans nombre d'algorithmes n'a pas rendu Ingrid Daubechies milliardaire : son outil mathématique est dans le domaine public… "J'ai toujours eu le point de vue que la législation sur les brevets existe pour protéger les gens qui ont une très belle idée et veulent fonder une entreprise pour l'exploiter, tout en bénéficiant d'un peu d'avance sur leurs concurrents. Mais moi, je n'ai jamais voulu faire cela, assure-t-elle. Je ne pourrais pas diriger une entreprise. Il faut embaucher des gens, ce qui n'est pas un problème, mais il faut aussi pouvoir les mettre à la porte s'ils ne conviennent pas, ce dont je serais incapable ! Déjà, juger les étudiants lors des examens comme professeur, j'avais horreur de ça ! J'ai donc toujours tout rendu public car je voulais que cela soit utilisé par les gens. Cela a probablement joué dans le fait que cela soit adopté si facilement."

Lorsqu'elle a été faite Docteur Honoris Causa à l'Université de Gand en mars, Ingrid Daubechies aussi d'ailleurs décrit les mathématiques comme une discipline vivante, au service des autres. La scientifique parle aussi des maths comme d'une sorte de boîte à outils dans laquelle elle fouille, pour trouver le plus adéquat en fonction du problème à résoudre. Elle ne se limite donc pas à ses fameuses ondelettes.

C'est d'ailleurs en utilisant plusieurs outils mathématiques qu'elle a pu aider à analyser et restaurer "le" trésor de l'art belge, L'Agneau mystique. Ce travail a notamment permis de repérer des craquelures et de les combler dans une version virtuelle du retable de 1432. "C'était fantastique d'être une petite part de ce grand projet ! J'adore l'art. Mes parents nous emmenaient petits dans des musées ou des églises. Chaque fois que je passais à Gand et que j'avais du temps, j'allais voir L'Agneau mystique car c'est une peinture extraordinaire…"

La septuagénaire est reconnue par la Belgique : elle a été faite Baronne par le roi Albert II en 2012 et, fin 2025, la Ville de Bruxelles a même donné son nom à une nouvelle rue à Neder-Over-Heembeek. "J'étais très émue car c'est non loin de l'athénée 'Isala Van Diest', la première femme belge à avoir eu un diplôme d'université. On est en train de se rendre compte que bien plus de femmes ont joué des rôles importants dans divers domaines que ce qui était reconnu en général."

De son côté, elle affirme avoir conservé un lien fort avec notre pays. Détentrice de la double nationalité, elle revient ainsi au moins chaque mois de mars, dans le cadre du concours qu'elle a lancé avec la VUB. Ce "Wiskunnend Wiske" (jeu de mots sur les maths et la version flamande de "Bobette") encourage les jeunes de la fin du secondaire à découvrir les maths de façon ludique.

Si elle s'est installée aux États-Unis, c'est pour accompagner son époux Robert Calderbank – un mathématicien britannique rencontré en 1985 en Belgique – mais elle dispose toujours d'un appartement à Bruxelles. Reviendra-t-elle un jour s'y installer ? "Mes enfants sont ici aux États-Unis, ainsi que mes trois petits-enfants, de 7 ans, 4 ans, et 5 mois, confie-t-elle. Lorsque ceux-ci seront un peu plus grands, j'ai l'intention de leur faire découvrir la Belgique, son patrimoine artistique et culturel. Pour revenir définitivement en Belgique, il faudrait vraiment que la politique aux États-Unis se détériore encore bien plus…"

"En ce moment, je m'inquiète pour l'état de la science américaine, et pour tout le pays. La science n'est en fait qu'un aspect de cette extrême polarisation, de gens qui pensent que leurs convictions sont plus fortes que la réalité. Et qui ne croient même pas à une vérité qu'on peut essayer d'observer et à partir de laquelle on peut tirer des conclusions…"