В лаборатории, где изучают кристаллы, лаборант смотрит на экран с россыпью светлых пятен и медленно поворачивает образец, добиваясь, чтобы пятна сложились в симметричный узор. Эта работа похожа на настройку старого радиоприёмника: крутишь ручку, пока шум не сменится чистым сигналом. Теперь эту ручку может крутить машина.
Учёные создали программу, которая учится выравнивать кристаллы без всяких знаний о том, как устроены эти пятна. Программа действует методом проб и ошибок: поворачивает кристалл, смотрит на картинку и получает награду, если узор стал ближе к симметричному. Постепенно она запоминает, какие движения приводят к успеху, и начинает действовать как опытный лаборант.
Удивительно, что программа, не зная теории, выработала те же приёмы, что и люди: она сначала грубо поворачивает кристалл, а затем делает мелкие точные движения. Это значит, что машина может перенять человеческое мастерство, просто глядя на картинки. Такой подход позволит создавать умные приборы, которые сами настраиваются для экспериментов, освобождая учёных от рутины.
Кристаллы выравнивают по дифракционным картинам — узорам из пятен, которые возникают, когда рентгеновские лучи отражаются от атомных плоскостей. Эти узоры похожи на отпечатки пальцев: по ним можно узнать, как атомы расположены внутри.