prof. Ing. Dr. Ivo Babuška, DrSc., Dr. hon. mult.

Laureát Ceny Neuron za přínos světové vědě 2014

Česko-americký matematik a stavební inženýr, který se proslavil aplikovanou numerickou matematikou.

Matematické modely ukáží chování přehrady i činnost mozku

Orlická přehrada je na řece Vltavě největší, nejvyšší a nejmohutnější. Betonová hráz, dlouhá 450 a vysoká 91 metrů, zadržuje nejvíce vody v České republice. Teoreticky to může být skoro 720 milionů krychlových metrů. Na stavbě orlické přehrady se významně podílel česko-americký matematik Ivo Babuška, čerstvý laureát Ceny Neuron za přínos světové vědě.

Kdo vás inspiroval k zájmu o matematiku?
Můj otec. Pracoval jako architekt a mimo jiné projektoval budovu Národního technického muzea v Praze. Matematiku vždy oceňoval a dobře věděl, že na průmyslovce, kde jsem studoval, se tento předmět na dobré úrovni zrovna nevyučoval. Otec mi proto zajistil domácího učitele, docenta Františka Vyčichla ze Stavební fakulty ČVUT, kterou nacisté v roce 1939 zavřeli stejně jako další vysoké školy. Docent Vyčichlo mě naučil matematiku nejen jako obor, ale hlavně matematicky samostatně myslet a studovat. Po roce 1945, kdy se opět otevřely vysoké školy, jsem zahájil studia na Stavební fakultě, kde působil František Vyčichlo nyní už jako profesor. Díky němu jsem věděl o matematice více, než co se běžně přednášelo, a mohl jsem tedy studovat rychleji. Už během tří let jsem studia dokončil, nicméně jsem musel ještě rok zůstat na škole. Ale to už jsem působil jako asistent v Ústavu ocelových konstrukcí u profesora Františka Faltuse a pod jeho vedením začal pracovat na doktorské disertační práci. A tak jsem, za méně než dva roky po udělení titulu stavební inženýr, obhájil doktorát technických věd. Brzy poté jsem začal studovat matematiku, jako aspirant, pod vedením profesorů Vladimíra Kníchala a Eduarda Čecha v Ústavu pro matematiku České akademie věd a umění. Díky mému inženýrskému vzdělání a zájmu o matematiku jsem pracoval v oboru, dnes nazývaném výpočtová věda (Computational Science), která modeluje a předpovídá fyzikální a inženýrské jevy, tak aby nedošlo k velkým škodám, například při navrhování staveb.

První významný projekt, na kterém jste se jako matematik podílel, byla stavba přehrady Orlík. V čem spočíval váš přínos?
Hráz Orlíku je z betonu a tato směs cementu, štěrku a vody se během tvrdnutí zahřívá. Vysoké teploty, někdy až okolo sto stupňů Celsia, mohou během chladnutí vyvolávat v betonu vznik trhlin. Tomu je nutné zabránit. Existují různé způsoby. Například ve třicátých letech minulého století při stavbě Hooverovy přehrady ve Spojených státech zabudovali do betonových bloků trubky, kterými proudila studená voda. Tomuto postupu se chtěli stavitelé Orlíku vyhnout, a proto se rozhodli použít speciální cement. Můj přínos spočíval v tom, že jsem vytvořil matematický model ohřívání hráze během stavby, vzniku trhlin a numerickou analýzu.

Kde všude se matematické modelování nyní využívá?
Například v medicíně se modeluje a numericky analyzuje růst zhoubných nádorů, mechanismy krevního oběhu, činnost mozku a podobně. Matematické modelování se uplatňuje při vývoji nových materiálů a léků. Modeluje se počasí, což vede k přesnějším předpovědím. Výpočtová věda nahrazuje nákladné pokusy. Vytvořil jsem pro tuto vědu mimo jiné matematické základy metody konečných prvků, která se široce podílí na řešení zmíněných problémů.

Od roku 1968 žijete ve Spojených státech. Jak jste se tam dostal?
Odjel jsem legálně na roční vědecký pobyt na University of Maryland. Vycestovali jsme celá rodina ve dnech sovětské invaze do Československa. Po roce mi pobyt na univerzitě prodloužili, ale československé úřady mě vyzvaly k návratu. Rozhodl jsem se zůstat a pokračovat v přednášení jako profesor, při tom jsem dál pracoval na teorii metody konečných prvků a jejím počítačovém využití. V roce 1995 jsem odešel do penze a stal se profesorem na University of Texas v Austinu, kde pracuji v Institute for Computational Engineering and Sciences, University of Texas v Austinu.

Jak je financován výzkum v USA?
Profesoři jsou placeni univerzitou devět měsíců v roce a zbývající tři měsíce mohou učit, nebo bádat za peníze, které si musí obstarat sami formou grantů. Ve Spojených státech mají vědci větší možnosti, než jinde, protože vláda velmi významně podporuje zejména mezioborový výzkum. Mimo to univerzity ve velké míře financují soukromé nadace. Například univerzita, kde pracuji, obdržela z těchto zdrojů v posledních letech tři miliardy dolarů.

Text: Josef Matyáš
Foto: archiv Iva Babušky


Napsali o něm:

prof. Ing. Dr. Ivo Babuška, Dr.Sc., Dr. hon mult.

Narodil se v roce 1926 v Praze, v rodině architekta a stavitele Milana Babušky. Absolvoval Stavební fakultu ČVUT a zároveň zde obhájil doktorát v oboru technických věd. Od roku 1949 pracoval jako aspirant v Ústavu pro matematiku České akademie věd a umění, dnešním Matematickém ústavu Akademie věd ČR. Zde obhájil titul kandidáta věd v matematice a poté doktora věd v tomtéž oboru. V ústavu pracoval do roku 1968, kdy se stal profesorem University of Maryland ve Spojených státech. V roce 1995 odešel do penze a od té doby působí jako profesor v Institute for Computational Engineering and Sciences, University of Texas v Austinu. Publikoval více než 400 vědeckých prací, několik jeho knih bylo přeloženo do různých jazyků. Má více než 40 000 citací v odborném tisku. Obdržel mnoho vědeckých poct, mj. pět čestných doktorátů. Je členem US National Academy of Engineering, European Academy of Sciences, Inženýrské akademie České republiky, Učené společnosti ČR. Obdržel nejvyšší vědecké ceny International Association of Computational Mechanics a American Mathematical Society, rovněž Bolzanovu medaili Akademie věd ČR a další ocenění.