匂いのかたち

色と音については、私たちは良い理論を持っている。光は波長だ。長ければ赤く、短ければ青く、目の三種類の錐体のおかげで、ほとんどどんな色でもきれいな三次元の立体のうえに置くことができる。音の高さは周波数だ。二倍にすれば一オクターブ上の同じ音に着地する。どちらの感覚でも、刺激の物理は経験の構造へときれいに写像される。演算ができて、その演算が知覚を予測する。

匂いにはそのような地図がない。分子の匂いはその重さでもなければ大きさでもなく、構造から読み取れるどんな単一の数値でもない。

carvone を例に取ろう。carvone はひとつだ — ひとつの分子式、ひとつの結合様式 — しかしそれは、右手と左手のように互いに鏡像である二つの形で存在する。化学者が書き下ろすあらゆる平板な記述において、両者は同一である。鼻にとっては同一ではない。一方は紛れもなくスペアミントの匂いがし、もう一方はキャラウェイの匂いがする。同じ原子、同じ結合、描けるものはすべて同じ — そして二つの異なる匂い。逆向きにも成り立つ。紙の上ではまったく似ていない分子がほぼ同じ匂いに着地することもあれば、心地よいローズ的な分子の原子をひとつ動かすだけで、硫黄的な何かへ転げ落ちることもある。

これは努力が足りないからではない。系の性質なのだ。鼻はおよそ400種類の受容体を備えている(視覚は三つだ)。それぞれの受容体は多くの分子に応答し、それぞれの分子は多くの受容体を作動させ、脳はその組み合わせを読む — 単音ではなく、400声の和音である。乗って進めるきれいな軸はない。匂いは高次元で、頑固に組み合わせ的だ。

だからこの分野の中心には、落ち着かない事実がある。分子構造は匂いを決定しきれない。 構造から分子の匂いを表す言葉を予測するモデルを訓練することはできるし、それはそこそこうまくいく — 本当に有用で、偶然よりはるかに良い — が、天井にぶつかる。そしてその天井は実在するもので、工学の失敗ではない。carvone はその天井を鮮やかにしたものだ。構造だけのモデルは、同じ分子としか見えない二つのものを決して分離できない。あるものの匂いの一部は、そもそもその絵のなかにない。

構造でないなら、何なのか

構造が匂いを固定しないのなら、匂いについての情報を運んでいるのは何か。私が静かに深いと感じる答えがひとつある。ものがどう一緒に使われるか、である。

調香師はベルガモット、ネロリ、ひと筋のムスクへと手を伸ばす。料理人はトマトをバジルとオリーブオイルに合わせる。こうした組み合わせは無作為ではない。何百万という香水と何百万というレシピを横断して、一緒になる素材 — 同じアコードに繰り返し現れ、同じ料理に現れる素材 — はひとつの構造を描き出す。それぞれの素材をその同伴者によって埋め込めば(ある語を、その近くに現れがちな語によって埋め込むのと同じやり方で)、似た匂いがして似た振る舞いをするものが近くに着地する幾何が得られる。受容体の理論もラベルもいらない。使われ方だけでいい。

印象的なのは、この使用の幾何が部分的にドメイン非依存だということだ。香料素材が使われ方によってどう配置されるかの地図を作り、次に食材が使われ方によってどう配置されるかの別の地図を作る — 調香と料理という無関係な二つのコーパスで、その作り方に共有されたものは何もない — そして両方の世界に生きる分子については、二つの地図は一致する。linalool を取ろう。ラベンダーとベルガモットの、柔らかいフローラル・シトラスの香りだ。香料の地図では、調香師がほぼ交換可能に扱う穏やかなフローラルたちのあいだに位置する。レシピから作った地図では、同じ分子がコリアンダー、バジル、シトラスの隣に座る — 料理人が同じ身振りで手を伸ばすハーブたちだ。異なる世界、共有された配線はなし、それでも近隣は分子とともに旅をする。

一致は控えめだ — 厳密な重ね合わせではなく、共有された相対的な順序である — が、査読を経たものを含む複数の独立した食材データセットにわたって保たれる。調香師のパレットと台所の両方の下に、部分的に共有された匂いの幾何が横たわっているように見える。これは背筋を伸ばさせる類の結果だ。匂いの空間にある構造は、ある産業の習慣が生んだ人工物ではなく、芳香を持つ物質がどう経験されるかという性質に近い何か — 人間が使うために匂いを組織するところならどこにでも現れる何か — であることを示唆している。

誰も分子を嗅いではいない

名指しておく価値のある第二の転換がある。機械嗅覚のほとんどすべては単一の分子を扱う。しかし誰も分子を嗅いではいない。調香師が扱うのは素材だ — ベルガモット油、ローズのアコード、キャプティブな単離体 — それぞれが数十から数百の化合物からなる小さな生態系である。素材こそが創造上、経済上、規制上の意思決定の単位であり、興味深い構造の大半はそこに宿っている。

本当の問題の大半もそこにある。もっとも鋭いのは代替の問題だ。オークモス — 古典的なシプレの、湿った森の地面のような背骨 — は、その構成成分のうち二つ(atranol と chloroatranol)が強力なアレルゲンであるために規制され、一夜にして何千もの処方が、それなしでアコードをまとめる何かを必要とすることになる。「匂いを保つ、規制に適合した素材を見つけてくれ」は素材のレベルの問いであり、分子のレベルの地図はそれにうまく答えない。そしてそこは、比較的地図が作られてこなかったレベルでもある。天然物、単離体、アコード、そしてそれらを構成する分子をひとつの空間に置き — 一方では料理へ、もう一方では身体自身の揮発性化学へと橋を架ける — というのが、このプロジェクトの大半だった。

正直に、何が知りうるのか

これを誇張して売り込むのは簡単だろう。むしろ境界を引いておきたい。

• 構造から匂いを読み取ることはできない。地図を逆にたどってまったく新しい分子を発明し、その匂いを予測するのは誠実ではない — 決定不足がそれを禁じている。正しい道具は既知の素材を検索し、組み替える。新しいものを召喚したりはしない。
• ドメインを横断した一致は実在するが控えめである — 精密な同型ではなく、共有された相対的な順序だ。これをきれいな重ね合わせとして描くのは簡単で、そして間違っている。
• 使用の幾何が符号化するのはものがどう使われるかであり、それはものがどう匂うかと重なりはするが同じではない。共に使われることは共に匂うことではなく、その線を正直に保つことのほうが見出しよりも重要だ。

残されるのは、たどることのできる地図だ。ある素材の近隣を見つけ、香料のノートからその料理上の従兄弟へ渡り、どの領域が密でどの領域が空かを見る — 地図は部分的であり、土地は秘密のいくらかを手放さないままだと承知したうえで。

私にとって、そこが魅力だ。嗅覚は数に変換されることにもっとも抵抗する感覚でありながら、構造を欠いてはいない。そこには形がある — 使用から立ち上がり、それを使う世界のあいだで部分的に共有され、そしていまだ大半が未踏の形が。地図にする価値がある。そして、私たちが実際にどれだけ地図にできたのかについて正直である価値がある。