採訪 / 何郁庭 (科學推展中心執行編輯) ‧ 撰稿 / 許芷辰 (科學推展中心特約編輯)
研究的起點：親眼見證破裂的大地
1999年9月21日凌晨，一道劇烈震動驚醒全台灣的夜晚，當時人們對地震的了解有限，加上預警系統不完善、防災設施不足，使得九二一大地震帶來鉅額經濟損失，與無數家庭的破碎和悲痛。當年，年輕的地球科學研究生李憲忠，實際走訪地震現場，親眼見證台灣大地在夜色中被撕裂出的傷口。站在一道超過十公尺的破裂地表前，他感受到前所未有的震撼。從那時候開始，探索地震研究便成為他畢生投入的核心工作。
如今，李憲忠博士已是中央研究院地球科學研究所的研究員，帶領團隊執行國科會自然處的「卓越領航計畫」，推動「全球即時地震矩張量計畫Global Real-Time Moment Tensor (GRMT)」。這項系統嘗試將地震發生後數小時、甚至數日才能產出的中心地震矩張量(Centroid Moment Tensor, CMT)報告，大幅縮短至15分鐘以內完成。真實的CMT時間與位置能快速確定斷層機制、破裂類型與方向等震源特徵，為大規模災害做出及時預警，最大化爭取防災應變時間。
從無到有的計算力：自建超級電腦
李憲忠研究員自學生時期即對地球科學充滿興趣，因九二一地震親歷斷層現場的震撼，毅然投入地震領域。當時「身體站在災害現場」深刻清晰的感受，讓他相信，唯有掌握地震「從哪裡開始、如何破裂、在哪裡釋放最大能量」，才能為災害應變提供更精準的依據。
為此，他決定將研究重心專注於計算地震學——一門透過電腦來模擬與重建地震發生過程的學問。「如果要處理大尺度、非常複雜的科學問題，就必須要有一個足夠規模的設備來支援，地震數值模擬的研究就是其中的一個例子。」李憲忠解釋道。
然而，千禧年初期的台灣並沒有合適的超級電腦可供研究使用。為了打造高算力的電腦系統，當時仍是研究生的他，從組裝幾台個人電腦開始，拼湊出一套小型叢集。花了大量時間摸索電腦架構與平行計算的技術，李憲忠逐漸累積更多建置超級電腦的知識，後來參訪日本的地球模擬器(Earth Simulator)的經驗，成了重要的轉捩點。在參訪後，他意識到要處理大尺度科學問題，不能僅靠土法煉鋼，必須仰賴真正專業的超級電腦。於是，李憲忠開始在研究所內推動中小型電腦叢集的建置。「當時平行計算在學術領域，特別是地震學方面都還只是一個概念而已，沒有人真正把它做起來。」李憲忠回憶道。藉由從書本和網路資料獲得的知識，他一邊自學著，一邊將一台一台電腦組起來，想辦法讓它們能順利運行。
過程中，超級電腦陸續克服穩定供電與空調設施等挑戰，在李憲忠與整個所的多年努力下，中研院地球所的模擬平台已升級為上千顆CPU組成的高效運算系統，支援地震模擬與監測的計算需求，是國內外少數擁有自主計算能力的地震研究設施之一。
探究地球脈動：15分鐘全球即時地震矩張量計畫
李憲忠說：「我們的系統可以每兩秒掃描一次整個地球的百萬個網格點，比對來自100多個觀測站的即時資料，找出真正地震發生的那個點。」
地震資訊的觀測並不容易，在比較極端的情況下，有時甚至連地震規模都沒有辦法在第一時間掌握。以2011年日本311大地震為例，因各國地震單位的最初嚴重低估地震規模資訊，間接導致海嘯波高預測失準。而李憲忠團隊正是希望藉由這套GRMT系統，打破地震規模、特徵與傳播等資訊延遲：「我們希望，不論地震發生在哪裡，都能在15分鐘內掌握正確的規模與能量釋放點。」這對於全球地震災害的快速評估以及海嘯的預警都可以起到非常關鍵的作用。
這套系統最大的突破在於15分鐘內精準算出「能量釋放最大點(centroid)」，因為通常能量釋放最大點(centroid)有較大的機率造成嚴重的災情，所以相較於震源位置，此資訊對救災而言更加重要。以2024年緬甸地震的例子，GRMT系統計算出的能量釋放最大點跟震央差了將近100公里。如果救災是按照震央位置部署，整個方向將有很大的誤差。
目前國科會自然處的「卓越領航計畫」已經執行到第3年，整個系統的系統建置與測試已基本完成，針對目前所發生的幾個全世界比較大的地震，包括像是2023年的土耳其地震，還有2025年的緬甸地震，李憲忠團隊透過這個系統的線下測試，也都可以準確得到centroid的位置。接下來，團隊將推廣這套系統至國際地震觀測界，期盼能廣泛應用於防災部署與科學研究。
地震基礎科學事仰賴實際波形數據，並非AI統計能輕易取代
雖然現今學術界對人工智慧與機器學習導入研究中趨之若鶩，李憲忠研究員卻提醒我們，計算地震學是基於數學物理模擬所精確計算的結果，與機器學習根據統計提出的近似數值解有本質上的不同。他強調，機器學習雖可協助資料處理與預測，但若忽略了物理機制本身的理解，反而容易本末倒置。
機器學習能協助處理大量資料、找出趨勢，但若過度仰賴黑箱結果、忽視背後機制，反而容易誤導科學判斷。「我們要的是理解，不是純粹的預測。」目前他的團隊亦逐步導入自動化監測系統，讓以往需手動選點、計算的流程能由電腦即時處理，但仍保有受專業訓練的人工確認與模型校正的步驟。
鼓勵後進：從熱愛土地開始
從在學時九二一大地震的切身經歷，到計算地震學的深入研究，再談到近期當紅的AI工具，這些年來李憲忠對地震學問有許多感觸，也認為在台灣進行地震研究擁有地理位置優勢：「台灣的地震密度其實比日本還高，是全世界最高的。」台灣研究資料多、密度高、地震頻繁，這是一個天然的實驗場。朝向更加精準、即時的觀測目標邁進，即代表有機會在每一次災害來臨時，為受災者們提供與整合更迅速、更精準的資源和支持。
李憲忠研究員期盼更多年輕學者投入這個領域，也誠實說明挑戰與限制，基礎研究不是高薪工作，但它能讓你做自己熱愛的事，而且這份熱愛，可能會改變未來。訪談最後，他說：「只要對大自然有興趣、熱愛永續地球、對這塊土地有所關懷，都非常歡迎加入地球科學領域的研究行列。」
