개요

• JAX 기반 AI 라이브러리에 물리 단위(unit)를 엄격히 처리할 수 있는 SAIUnit 시스템을 도입. 전산 물리·뇌 모델링·PINNs 등 다양한 과학 계산 코드를 단위 오류 없이 작성·검증
• 참고 논문 : https://www.nature.com/articles/s41467-025-58626-4
• source : ---

특성

• 물리 단위를 코드에 네이티브로 통합하여, 연산 시점에 차원 검증을 수행하기 위해 기저 단위(dims) 직접 정의하고, 연산 시점의 차원 검증 (__add__/__sub__에서 단위 맞춤) → 단위 오류를 컴파일 전(실행 직후)에 잡아내며, 조합 연산 (__mul__, __truediv__, __pow__) → 물리식 그대로 구현하여, 복잡한 물리 모델에도 적용 가능

from collections import Counter

# ——— 1. 단위(Unit) 클래스 정의 ———
class Unit:
    def __init__(self, dims=None):
        # dims: {'L':1, 'T':-1} 같은 형태로 길이(L), 시간(T), 질량(M) 등 기저 단위 지수 표현
        self.dims = Counter(dims or {})

    def __mul__(self, other):
        return Unit(self.dims + other.dims)

    def __truediv__(self, other):
        return Unit(self.dims - other.dims)

    def __pow__(self, power):
        return Unit({k: v * power for k, v in self.dims.items()})

    def __eq__(self, other):
        # 0이 아닌 지수만 비교
        return {k: v for k, v in self.dims.items() if v != 0} == \
               {k: v for k, v in other.dims.items() if v != 0}

    def __repr__(self):
        if not self.dims:
            return "1"
        parts = []
        for base, exp in sorted(self.dims.items()):
            if exp:
                parts.append(f"{base}" + (f"^{exp}" if exp != 1 else ""))
        return "·".join(parts)


# ——— 2. 물리량(Quantity) 클래스 정의 ———
class Quantity:
    def __init__(self, value, unit: Unit):
        self.value = value
        self.unit = unit

    def __add__(self, other):
        if self.unit != other.unit:
            raise ValueError(f"단위 불일치: {self.unit} vs {other.unit}")
        return Quantity(self.value + other.value, self.unit)

    def __sub__(self, other):
        if self.unit != other.unit:
            raise ValueError(f"단위 불일치: {self.unit} vs {other.unit}")
        return Quantity(self.value - other.value, self.unit)

    def __mul__(self, other):
        return Quantity(self.value * other.value, self.unit * other.unit)

    def __truediv__(self, other):
        return Quantity(self.value / other.value, self.unit / other.unit)

    def __pow__(self, power):
        return Quantity(self.value ** power, self.unit ** power)

    def __repr__(self):
        return f"{self.value} [{self.unit}]"


# ——— 3. 기저 단위 정의 ———
L = Unit({'L': 1})   # 길이 (Length)
T = Unit({'T': 1})   # 시간 (Time)
M = Unit({'M': 1})   # 질량 (Mass)


# ——— 4. 예제: 속도와 운동 에너지 계산 ———
if __name__ == "__main__":
    # 100 미터, 9.58 초(우사인 볼트 기록), 80 kg
    distance = Quantity(100, L)
    time     = Quantity(9.58, T)
    mass     = Quantity(80, M)

    # 속도 = 거리 / 시간
    velocity = distance / time
    print("속도:", velocity)  
    # -> 약 10.438 [L·T^-1] (m/s)

    # 운동 에너지 E = 0.5 * m * v^2
    energy = Quantity(0.5, Unit()) * mass * (velocity ** 2)
    print("운동 에너지:", energy)  
    # -> 단위: [M·L^2·T^-2] 즉 줄(J)

    # 단위 불일치 예시: 거리 + 시간 시도하면 오류 발생
    try:
        bad = distance + time
    except ValueError as e:
        print("오류:", e)


    # 출력 결과 예시:
    # 속도: 10.438413361169102 [L·T^-1]
    # 운동 에너지: 4361.325157412191 [M·L^2·T^-2]
    # 오류: 단위 불일치: L vs T