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淺談資源工程的不確定性量化與風險評估

資源人看時事|淺談資源工程的不確定性量化與風險評估
資源人電子報 · Issue 032 資源人看時事
淺談資源工程的不確定性量化風險評估
徐國錦教授
Kuo-Chin Hsu 資源工程學系 教授
封面圖片
地質資源不確定性的根源

地質資源為人類文明發展所不可或缺,日常食衣住行育樂皆有賴於此。地質資源涵蓋地下固體(金屬與非金屬礦物)、地下流體(地下水、天然氣、石油)、地下能源(地熱)與地下空間(地下坑室、能源物資儲存、戰備避難、核廢料存放),以及使用後可再生的地質資源。資源工程針對地質資源進行探勘、量化、評估、開發、應用、管理、保育與再生利用。

由於地質資源隱藏於地下,無法直接觀測,因此需借助空間遙測、地表測量、地下鑽探、區域地球物理探勘與地球化學分析,推估資源蘊藏量與品質。這些資料屬於時空離散資料,數量通常稀少且變異大,不確定性因而必然存在。加之地質資源開採往往需要高額資金投入,後續環境衝擊範圍廣、影響時間長,地質資源開發的風險評估重要性因此更為凸顯。

不確定性的學理分類與風險評估框架
偶然型不確定性
源自系統本身的隨機性,無法預測或避免。屬於系統內稟性質,不因知識增加而消除。
認知型不確定性
源於人類對系統知識或資訊的不足,可透過物理推演、資料蒐集與運算工具的改良,提升量化能力並加以降低

不確定性可以機率形式表示,進而掌握工程可靠度,支撐風險評估。有別於黑白二分的絕對邏輯,風險評估必須有受益體或受害體,透過利害得失的比較,為決策提供依據。

源-路徑-受體模式是一種常用的地下水資源風險評估方法,始於污染來源的釋放,經由可通行的路徑,最終到達受體造成損害。計算三者的發生機率,乘上損益金額或健康危害度,即可轉換為量化風險。風險分析的目的在於風險管理,為決策者提供參考。地質資源開發的風險雖無可迴避,但透過合宜的評估,降低誤判、提升可靠度,正是主事者與工作團隊應盡的責任。

風險溝通:從學理到社會實踐
PILLAR 01
風險評估
PILLAR 02
風險管理
PILLAR 03
風險溝通

借鑒歐盟食品安全風險分析的架構,風險分析的三大支柱為風險評估、風險管理與風險溝通。風險的觀念需要有效溝通、傳播與教育。以氣候風險因應為例,經濟部水利署採用水情預警燈號,代表不同程度的缺水風險與對應措施。

在地緣政治層面,近期美伊相互攻擊已導致能源生產設施受損,並威脅全球約五分之一海運石油與天然氣必經的霍姆茲海峽通行安全。台灣能源進口依存度極高,儲備情形如下:

96%
能源依賴進口
且多數來自中東
120
石油儲備可支撐
現行儲備量
11
天然氣法定最低
風險警示基準

此外,近年全球多地頻傳高溫致命事件,為傳達氣溫上升對人體的危害,氣象署以黃、橙、紅燈號區分高溫(攝氏36度)、持續高溫(攝氏36度持續三日以上)、極端高溫(攝氏38度)與嚴重極端高溫(攝氏38度持續三日以上)。日本則於2026年經公開徵求後,採用「kokushobi(酷暑日)」一詞,指稱當日氣溫達到或超過攝氏40度,提醒居民採取必要防護措施。

地質資源既為民生與戰備所需,重要物資的風險儲存量亦應予以界定與量化,作為風險評估、管理與溝通的依據。

AI 浪潮下的資源工程教育挑戰

人工智慧的興起帶來快速的網路資訊與強大的運算能力,不僅改變了專業工具的使用模式與工作分布,更對社會各層面產生深遠衝擊。如何因應人工智慧對資源工程教育的挑戰,是每位資源人都必須面對的課題。儘管歷史不會重演,回顧過去或許能提供借鏡。

早期・師徒制
高度依賴師徒制,學習者需跟隨師傅長期積累經驗與技藝。
1930s–1960s・數理科學
數理科學研究方法逐漸成熟,電腦語言興起,數學解析、數值模擬、實驗與現地試驗得以大幅縮短求解時間。
1980s・電腦科學
電腦運算能力增強,原本仰賴風洞試驗的工作已可由計算流體力學大幅取代,數值技術持續拓展應用邊界。
近年・AI 時代
資訊流通既快且廣,程式語言的編碼工作可由AI迅速完成,人的角色逐漸從「編碼」轉向「審碼」——重點不再是能否寫出程式,而是能否判斷程式輸出的正確性與適用性。

大型語言模型能夠理解並生成人類語言,處理海量且多樣的計算需求。在風險分析領域,蒙地卡羅方法不受線性統計模式的限制,可計算所需機率;貝氏統計理論支援資料融合,有助於降低不確定性;複雜的模式亦可透過替代模式縮減計算時間。數位孿生技術則將場域可視化,使使用者與管理者得以透過視覺化介面進行場域控制。

新工具誠然加速了資源工程的風險評估能力,但同時也須謹防資料誤用、循環錯誤的擴大與目標偏差所帶來的算力誤用

趨勢展望與資源人的核心素養

就當前趨勢而言,全球地質資源探勘正朝向圖資AI判識的方向推進,藉由次要資料推斷主要標的。資源開發的範疇持續向深層地質與深海延伸,然而這些環境的資料更為稀少,地質環境與物理化學交互作用也更加複雜。

⚠️
Dirty 髒污環境
🪖
Dangerous 危險作業
🔄
Dull 枯燥重複

面對髒污、危險、枯燥的3D(dirty, dangerous, dull)工作環境,AI與協作機器人技術的研發愈發關鍵。資訊的增加與算力的提升,有助於降低認知型不確定性;然而,氣候變遷衝擊、地緣政治的劇烈變動與價值觀念的轉換,則不斷增加偶然型不確定性,使風險評估面臨更大的挑戰。

結語 CONCLUSION

在能源轉型的迫切需求下,資源工程專業的重要性與日俱增,資源工程教育也需與時俱進——紮實數理與工程基本功,強化問題導向的AI應用能力,深入理解實務問題,培養解決問題的核心素養。

資源人的好奇心、同理心真實的實踐經驗,是AI無法取代的。不確定性分析技能與風險分析觀念,需要在學校中紮根傳承;在資源工程的專業實踐場域裡,更是日益不可或缺的核心能力