Wie eine 99-jährige Mathematikerin der KI voraus ist
Die 1927 geborene Mathematikerin Joan Birman löste mit Forscherkolleginnen ein wortwörtlich verdrehtes Rätsel. Künstliche Intelligenz ist daran gescheitert.
Es ist ein in mehrerlei Hinsicht später Triumph im Dienste der Wissenschaft: Die 99-jährige US-Mathematikerin Joan Birman wurde im Rahmen ihrer jahrzehntelangen wissenschaftlichen Arbeit über die „Knotentheorie“ und die eng verwandte „Theorie der Zöpfe“ bekannt. In diesem Fachbereich konnte sie nun zusammen mit zwei Forscherkolleginnen bestechende Erkenntnisse vorweisen. Das Team hat eine Lösung für das „Burau-Problem“ gefunden, das kluge Köpfe seit den 1930er-Jahren beschäftigt.
Ein ziemlich verdrehtes Fachgebiet
Dabei geht es um die Frage, ob sich verschiedene Flechtmuster von mehreren Strängen (sogenannten „Zöpfen“) mithilfe einer bestimmten mathematischen Methode immer eindeutig unterscheiden lassen. Birman und ihre Mitstreiterinnen konnten zeigen, dass dies auch für vier Stränge gilt. „Niedrigdimensionale Topologie“ ist ein ziemlich verdrehtes Feld, im wahrsten Sinne des Wortes: Die Knotentheorie untersucht die mathematischen Eigenschaften von geschlossenen Kurven im dreidimensionalen Raum, die sich nicht selbst schneiden. Je mehr Stränge es gibt, desto komplizierter wird die Sache.
Besonders bemerkenswert an den als revolutionär geltenden neuen Erkenntnissen: Der Mathematiker Yang-Hui He vom London Institute for Mathematical Sciences hielt gegenüber der Zeitschrift „Scientific American“ fest, seine Arbeitsgruppe habe monatelang versucht, mithilfe verschiedener KI-Chatbots und Birmans Ansatz zu einer Lösung zu kommen: erfolglos.
Zur Person
Joan Birman, geboren am
30. Mai 1927 in New York City, ist eine US-Mathematikerin und -Physikerin. Sie beschäftigt sich mit „niedrigdimensionaler Topologie“, speziell mit der „Knotentheorie“. Sie hatte über Jahrzehnte
Professuren an mehreren Universitäten in den Vereinigten Staaten, aber auch in Paris inne. Im Jahr 1990 stiftete sie einen Preis für Frauen in der Mathematik.
Birmans Berufung für ein kompliziertes Feld zeigte sich früh: Schon als Kind strickte sie, später erforschte sie Knoten und Zöpfe – zweifellos war sie eine Vorreiterin: Birman erhielt 1948 ihren Bachelor in Mathematik vom Barnard College der Columbia University und ihren Master in Physik 1950. Es gibt in den USA zwar viele Frauen mit Doktortitel, aber weniger als 30 Prozent davon promovieren in Mathematik. Die Knotenkennerin und -könnerin machte ihren Doktor erst mit über 40. Zuvor hatte sie sich vor allem noch ihren drei Kindern mit dem Physiker Joseph L. Birman gewidmet.
Ich mochte Mathematik schon in der Grundschule oder früher – obwohl ich damals noch nicht genau wusste, was mir daran gefiel.
— Joan Birman, US-Mathematikerin
Gegenüber der Amerikanischen Mathematischen Gesellschaft hielt Birman fest: „Ich mochte Mathematik schon in der Grundschule und sogar noch früher – obwohl ich damals noch nicht genau wusste, was mir daran gefiel.“ An der Columbia war sie in den 1940er-Jahren die einzige Frau, kurz kam ihr „der Gedanke, dass Mathematik vielleicht nichts für Frauen ist“. Abhalten ließ sich die vielfach Ausgezeichnete von dieser Männerdominanz am Ende nicht.
2021 wurde die Wissenschaftlerin mit stolzen 94 Jahren in die National Academy of Sciences gewählt – als eines von 120 neuen Mitgliedern, darunter 59 Frauen – für herausragende Leistungen in der Grundlagenforschung. „Birman befindet sich seit Jahrzehnten auf dem Höhepunkt ihrer Karriere, auch wenn ihr Weg dorthin nicht immer einfach war“, betont man am Barnard College. In einem Interview zu diesem Anlass blickte sie mit Freude zurück: „Meine Großmutter brachte mir als Kind Stricken, Häkeln und Weben bei, meine Mutter das Nähen. Das waren Hobbys, die mir mein Leben lang Freude bereiteten. Als ich dann auch entdeckte, dass man mithilfe der Mathematik Verallgemeinerungen der bekannten Zöpfe im Haar von Mädchen sowie Knoten und Webmuster untersuchen konnte, war ich sofort begeistert.“
Was motivierte Birman über all die Jahre, weiterzuforschen? „Es waren diese seltenen Momente, in denen ich meine kreative Stimme fand; die Momente, in denen ich die Lösung für ein ungelöstes Problem entdeckte. Es ist ein wunderbares Erlebnis – man wusste nicht, wie man ein Rätsel lösen sollte, und plötzlich hat man eine Idee und erkennt, dass es einen neuen Blickwinkel gibt, der alles verändert. Die Begeisterung für kreative Arbeit, sowohl allein als auch im Team, zählt zu meinen größten Lebensfreuden“, erzählte Birman.
Es galt, viele Hürden zu nehmen
Und der Weg zur Promotion? „Mein ursprüngliches Ziel war nicht eine Promotion, sondern lediglich die Auffrischung meiner Kenntnisse, um zu meiner Arbeit an Analogrechnern für Flugzeugleitsysteme zurückzukehren, die ich 20 Jahre zuvor begonnen hatte. Anfangs studierte ich nebenberuflich und belegte abends Auffrischungskurse, während mein Mann den Haushalt führte. Ein Teenager von gegenüber passte nachmittags auf unsere Kinder auf, während ich lernte. Dann dachte ich: ,Ein Kurs lief sehr gut, vielleicht schaffe ich zwei!’, und begann, mich stärker zu engagieren.“
Viele Hürden waren noch zu nehmen, doch stehenzubleiben ist keine Option für Birman. Auch mit 99 Jahren nicht.
