Network gastronomy: exploring the links between recipes, cuisines and chefs [Gastronomia e reti: connessioni tra ricette, cucine e chef]

Food is at once a cultural artifact, a creative practice, and a complex system shaped by human ingenuity and shared traditions. This thesis approaches gastronomy from a computational and network-theoretic perspective, with the overarching aim of characterizing the patterns through which culinary systems are structured and vary across scales—from the molecular composition of ingredients, to the cultural organization of cuisines, to the social networks of chefs. By combining large-scale datasets with tools from network science, it develops a multi-level framework that connects these levels into a coherent picture of culinary organization and diversity. At the molecular level, the thesis revisits the influential “food pairing hypothesis,” which posits that ingredients sharing flavor compounds are more likely to combine harmoniously. To test this idea, we frame ingredient recommendation as a predictive task, where we remove one ingredient from a recipe and ask different models to suggest plausible candidates for replacement. In this framework, similarities—whether based on overlapping chemical compounds or on co-occurrence in existing recipes—are used to rank potential substitutes. The results show that flavor-based similarity can be useful in restricted contexts, for instance within certain ingredient categories or regional traditions, but it does not provide a consistent basis for prediction. By contrast, recipe-based similarity proves to be a stronger and more reliable signal, highlighting that culinary practice is shaped less by molecular compatibility than by culturally transmitted knowledge. At the cultural level, cuisines are represented as networks of ingredient types, where nodes correspond to broad categories and weighted links capture their co-use in recipes. Analyzing these networks reveals not only differences in the popularity of ingredient types and typical recipe sizes, but also distinctive organizational patterns that serve as culinary fingerprints. European cuisines, for instance, tend to distribute ingredients across multiple types, while certain Asian and South American traditions emphasize the dominance of a single type such as vegetables or spices. These patterns are effectively distilled into maximum spanning trees, which provide simplified backbones that preserve the essential structure of each cuisine. Both full and simplified networks support machine learning models capable of identifying and clustering cuisines with remarkable accuracy, reflecting underlying geo-cultural groupings. In this way, ingredient-type networks expose universal patterns alongside distinctive cultural signatures, offering a new lens on culinary identity and cross-cultural comparison. At the social level, the focus shifts to the agents of culinary innovation: chefs and their networks of influence. Drawing on biographical and relational data, we model chefs as nodes and mentorship or inspirational relations as directed edges and build a network that reconstructs the genealogical fabric of modern gastronomy, where knowledge and prestige flow across generations. Analysis of this network reveals strong asymmetries of influence, with a few central figures shaping multiple generations while most chefs leave a modest imprint. Temporal layering reinforces this pattern, as ties predominantly run from older to younger chefs across an average generational gap of two decades. Multiple centrality measures highlight the diverse ways chefs achieve prominence—whether as prolific mentors, brokers across traditions, or indispensable nodes whose removal would fragment the network. The nationality further emerges as a primary axis of organization: the network is assortative with respect to national origin, and cross-national flows reveal clear asymmetries. French chefs dominate as exporters of influence, Italian chefs emerge primarily as receivers, and Spanish chefs project their influence across continents, consolidating Spain’s role as an avant-garde hub. Community detection uncovers cohesive clusters aligned with national traditions and stylistic schools, from French and Italian lineages to the experimental Catalan scene. Finally, by extracting a maximum spanning tree weighted by information centrality, we distill the dense relational fabric into a genealogical backbone that provides a global picture of culinary evolution, in which stylistic schools, their pivotal figures, and their points of contact become clearly identifiable. Taken together, these perspectives demonstrate the value of computational gastronomy as a field at the intersection of complex systems, cultural studies, and food science. By moving across scales—from molecules to cuisines to chefs—the thesis contributes both methodological tools and conceptual insights into how culinary knowledge is organized, transmitted, and transformed.

Il cibo rappresenta al tempo stesso un artefatto culturale, una pratica creativa e un sistema complesso, plasmato dall’ingegno umano e dalle tradizioni condivise. Questa tesi affronta la gastronomia da una prospettiva computazionale e di teoria delle reti, con l’obiettivo di caratterizzare i meccanismi attraverso i quali i sistemi culinari si strutturano e si differenziano su più scale: dalla composizione molecolare degli ingredienti, all’organizzazione culturale delle cucine, fino alle reti sociali degli chef. Integrando grandi basi di dati con strumenti della scienza delle reti, viene proposto un quadro multilivello che connette questi piani in un modello coerente dell’organizzazione e della diversità culinaria. Sul piano molecolare, la tesi riconsidera la nota “ipotesi del food pairing”, secondo cui ingredienti che condividono composti aromatici tenderebbero a combinarsi in modo armonico. Per metterla alla prova, l’ipotesi è tradotta in un compito predittivo: a partire da una ricetta privata di un ingrediente, diversi modelli devono suggerire candidati plausibili per la sostituzione. Le similarità considerate — basate sulla condivisione di composti chimici o sulla co-occorrenza nelle ricette — sono utilizzate per ordinare i possibili sostituti. I risultati mostrano che la similarità molecolare può avere un valore limitato in contesti specifici, ad esempio all’interno di determinate categorie di ingredienti o tradizioni regionali, ma non costituisce una base predittiva solida. Al contrario, la similarità fondata sulle ricette si dimostra un indicatore più robusto e affidabile, suggerendo che la pratica culinaria dipende meno dalla compatibilità molecolare e più dalla conoscenza trasmessa attraverso la cultura. Sul piano culturale, le cucine vengono rappresentate come reti di tipologie di ingredienti, dove i nodi corrispondono a categorie ampie e i collegamenti pesati descrivono il loro utilizzo congiunto nelle ricette. L’analisi di queste reti mette in evidenza non solo differenze nella popolarità dei tipi di ingredienti e nelle dimensioni tipiche delle ricette, ma anche schemi organizzativi caratteristici che si configurano come vere e proprie “impronte digitali” culinarie. Le cucine europee, ad esempio, tendono a distribuire gli ingredienti in modo bilanciato tra diverse categorie, mentre alcune tradizioni asiatiche e sudamericane si fondano sul predominio di un singolo tipo, come verdure o spezie. Questi schemi possono essere sintetizzati attraverso alberi di massima connessione, che restituiscono strutture semplificate capaci di preservare l’organizzazione essenziale di ciascuna cucina. Tanto le reti complete quanto le versioni semplificate alimentano modelli di apprendimento automatico in grado di identificare e raggruppare le cucine con elevata accuratezza, riflettendo appartenenze geo-culturali sottostanti. Le reti di tipologie di ingredienti rivelano dunque sia regolarità universali sia firme culturali specifiche, offrendo una nuova prospettiva sull’identità culinaria e sul confronto tra tradizioni. Sul piano sociale, l’attenzione si concentra sugli attori dell’innovazione gastronomica: gli chef e le loro reti di influenza. Attraverso dati biografici e relazionali, gli chef sono modellati come nodi e le relazioni di mentorship o ispirazione come archi diretti, ricostruendo un tessuto genealogico della gastronomia contemporanea, in cui conoscenza e prestigio si trasmettono tra generazioni. L’analisi di questa rete evidenzia forti asimmetrie: poche figure centrali plasmano intere generazioni, mentre la maggior parte degli chef esercita un’influenza più circoscritta. La stratificazione temporale conferma questa dinamica, con legami che scorrono prevalentemente da cuochi più anziani a più giovani, con un intervallo medio di circa due decenni. Diversi indici di centralità mostrano come la prominenza possa derivare da percorsi differenti: dall’attività di mentori prolifici, al ruolo di mediatori tra tradizioni, fino a posizioni indispensabili la cui rimozione frammenterebbe la rete. La nazionalità emerge inoltre come asse organizzativo principale: la rete presenta assortatività per origine nazionale, mentre i flussi transnazionali rivelano nette asimmetrie. Gli chef francesi dominano come esportatori di influenza, quelli italiani si configurano soprattutto come destinatari, mentre gli spagnoli proiettano la loro influenza su scala globale, consolidando il ruolo della Spagna come polo d’avanguardia. Le tecniche di rilevamento di comunità mettono in luce cluster coesi legati a tradizioni nazionali e scuole stilistiche, dalle genealogie francesi e italiane fino alla scena catalana sperimentale. Infine, l’estrazione di un albero di massima connessione basato sulla centralità informativa consente di distillare il tessuto relazionale in un asse genealogico che restituisce una visione complessiva dell’evoluzione culinaria, con scuole, figure chiave e punti di contatto chiaramente identificabili. Nel loro insieme, queste prospettive dimostrano il valore della gastronomia computazionale come campo di ricerca al crocevia tra sistemi complessi, studi culturali e scienze alimentari. Attraverso un percorso che attraversa scale differenti — dalle molecole, alle cucine, fino agli chef — la tesi fornisce sia strumenti metodologici sia contributi concettuali per comprendere come la conoscenza culinaria venga organizzata, trasmessa e trasformata.