没有什么感觉比气味更亲密或神秘了。与其他感官不同，嗅觉直接连接到我们大脑中的情感中心。原因尚不清楚，但这种设置给了气味一种神奇的力量，可以解锁隐藏的记忆。从化学角度来说，气味也很神秘。形状相似的分子可能有完全不同的气味，而看起来完全不同的分子闻起来几乎是一样的。但多亏了一项创新的新研究，科学家们终于在嗅觉方面取得了一些进展，让他们第一次将特定的化学特征与特定的气味相匹配。
研究开始时，洛克菲勒大学的感官科学家招募了49名志愿者，对476种化学物质的气味进行打分。受试者对每种气味的强度和愉悦程度进行排序，然后使用19个描述符对气味进行分类，包括鱼味、酸味、汗味、面包房味和腐烂味。科学家们还绘制出了所有分子的化学几何结构，包括其中每个原子的身份。
下一步，研究人员转向了一个不太可能的来源:人工智能。“梦想挑战”网站通过提出可能很适合计算机分析的主题，促进生物学和计算机科学之间的合作。在这个案例中，洛克菲勒团队向计算机怪才们发起挑战，在他们的数据中寻找气味和化学结构之间的关联。18个团队接受了挑战，来自密歇根大学和亚利桑那州立大学的团队开发了最精确的算法。洛克菲勒的研究人员随后收集了所有团队的信息，进一步研究气味的化学性质。
一些趋势立刻变得清晰起来。例如，小分子往往比大分子产生更强烈的气味。分子中含有极性基团(带有强烈正电荷或负电荷的区域)，如酚、烯醇和羧基，也会增强气味的强度。
当将气味与结构相匹配时，计算机最容易预测出3-甲基环己酮(一种类似樟脑的气味)和庚酸乙酯(甜葡萄的气味)的气味。最难预测的分子包括l -半胱氨酸，闻起来有点像臭鸡蛋。对气味的19种宽泛描述也分为两大类:很难猜的(木头味、尿味、麝香味)和容易猜的(水果味、香料味、烧焦味、大蒜味)。
对于元素周期表的爱好者来说，对大蒜的预测尤其有趣，因为它解释了元素周期表的一大谜团——为什么52号元素碲闻起来像地球上最刺鼻的大蒜。(接触碲的化学家通常会在几周甚至几个月后散发出大蒜般的臭味。这种气味如此浓烈，以至于据传说，一些研究人员被迫自杀。)洛克菲勒的研究表明，硫原子的存在与大蒜的气味密切相关，而碲在元素周期表上只比硫低两个位置。所以，鼻子以类似的方式解读碲和硫化合物也就不足为奇了。
让气味科学家感到惊讶的是，更大、更复杂分子的亚基似乎没有太多相互作用。相反，每个部分在鼻子中产生的气味或多或少独立于其他部分。因此，整体气味是每个独立部分的简单总和。
这项研究当然不是气味化学的最终定论。虽然在19个描述符中有8个很容易将结构与气味联系起来，但其他11个仍然是谜。另一个需要注意的是，这里的476种气味都是单独的分子，而大多数真正的气味包括几十甚至数百种挥发性化学物质，它们在鼻子里相互作用。感知到的性格特征，如愉悦感或强烈感，也可能因不同基因或来自不同文化的人而不同。
尽管如此，这项研究对嗅觉科学家来说还是迈出了一大步，更不用说香水师和食品化学家了，他们会喜欢从头开始设计气味分子的能力，而不是费力地一个一个地测试它们。制造商当然很乐意利用气味所唤起的强烈情感和记忆。
人的鼻子有时会被认为是一个虚弱、不起作用的器官。尽管我们的天赋远不及猎犬，但人类的鼻子相当敏锐:2014年的一项研究估计，人类可以分辨出大约一万亿种不同的气味。洛克菲勒的研究为我们如何筛选所有这些可能性提供了第一个真正的线索，并为未来的工作指明了方向。换句话说，在这些实验室里，隐藏在大蒜、花香和麝香的气味之下，我们也能闻到成功的第一缕甜香。
