TRACE: 지진학 연구를 위한 자율적 물리적 추론 시스템 - 다중 에이전트 시스템

TRACE: A Multi-Agent System for Autonomous Physical Reasoning in Seismological Science

간접적인 지리 물리적 관측을 통해 지진 발생 메커니즘을 추론하는 것은 여전히 어렵습니다. 특히, 지질학적으로 다양한 환경에서 유사한 지진 패턴이 서로 다른 근본적인 과정을 반영할 수 있기 때문입니다. 현재의 해석은 주로 전문가의 지식과 함께 지진 목록, 시공간 통계, 후보 물리 모델을 종합하여 이루어지며, 이는 재현성을 제한하고 다양한 환경에서의 통찰력을 체계적으로 전달하는 데 어려움을 초래합니다. 본 논문에서는 TRACE (Trans-perspective Reasoning and Automated Comprehensive Evaluator)라는 다중 에이전트 시스템을 소개합니다. TRACE는 대규모 언어 모델 기반의 계획 기능과 형식적인 지진학적 제약을 결합하여, 원시 관측 데이터로부터 검증 가능하고 물리적으로 타당한 메커니즘적 추론을 도출합니다. 2019년 리지크레스트 지진 발생 시퀀스에 TRACE를 적용한 결과, 시스템은 응력 교란에 의한 지연 유발 현상을 자율적으로 식별하여, 규모 6.4 및 규모 7.1의 주 지진 간의 연쇄적인 상호 작용을 규명했습니다. 또한, 산토리니-콜룸보 지역에서는 구조적으로 지향된 관입 모델을 식별하여, 단층을 따라 발생하는 간헐적인 이동과 균질한 지각 파괴에서 예상되는 연속적인 전파를 구별했습니다. TRACE는 이질적인 지진 현상을 해석하기 위한 일반화된 논리적 인프라를 제공함으로써, 지질학 분야를 전문가 의존적인 분석에서 벗어나 지식 기반의 자율적인 발견으로 발전시키는 데 기여합니다.

Inferring the physical mechanisms that govern earthquake sequences from indirect geophysical observations remains difficult, particularly across tectonically distinct environments where similar seismic patterns can reflect different underlying processes. Current interpretations rely heavily on the expert synthesis of catalogs, spatiotemporal statistics, and candidate physical models, limiting reproducibility and the systematic transfer of insight across settings. Here we present TRACE (Trans-perspective Reasoning and Automated Comprehensive Evaluator), a multi-agent system that combines large language model planning with formal seismological constraints to derive auditable, physically grounded mechanistic inference from raw observations. Applied to the 2019 Ridgecrest sequence, TRACE autonomously identifies stress-perturbation-induced delayed triggering, resolving the cascading interaction between the Mw 6.4 and Mw 7.1 mainshocks; in the Santorini-Kolumbo case, the system identifies a structurally guided intrusion model, distinguishing fault-channeled episodic migration from the continuous propagation expected in homogeneous crustal failure. By providing a generalizable logical infrastructure for interpreting heterogeneous seismic phenomena, TRACE advances the field from expert-dependent analysis toward knowledge-guided autonomous discovery in Earth sciences.