AI软件系统工程化技术与规范专题前言

近年来,人工智能产业的热度逐步提升,市场规模持续扩大,全球各行各业的组织机构都正在或试图通过人工智能对原有的产品和服务赋予新的能力.最先进的人工智能系统正在迅速从实验室环境迁移到工业环境,并主要以软件为承载形式渗透到社会应用的方方面面.然而开发、测试和运维工业化的人工智能软件系统会遇到一些不同于传统软件系统的工程问题.例如,在基于人工智能的系统中,规则和系统行为是从训练数据中推断出来的,而不是被开发者编写的程序代码所定义;人工智能系统的需求具有较大的不明确性;人工智能系统的演化过程中需要关注不断变化的数据集和相关的基础设施;人工智能系统开发和运维需要数据科学家和软件工程师的跨专业协作;人工智能系统的开发面临伦理、道德和法律的约束,且这些约束的更新速度正受到飞速发展的人工智能技术和产业的挑战.

面向计算机软件工程的机器学习技术研析

文章依照文献对比法和理论分析法首先就面向计算机软件工程的机器学习技术进行了论述,其次提出了面向计算机软件工程的机器学习改进模型策略,最后合理探究出了机器学习中的双层规划模型与算法以及机器学习在算法交易中的应用措施,以供参考。

“软件工程”课程教学实施方案

"软件工程"是一门理论与实践并重的计算机软件专业基础课程。在教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会统一组织下,作者针对软件工程课程的培养目标和教学实施中的关键问题,提出了该课程的教学实施方案。本文介绍了该实施方案的总体框架,结合不同类型的计算机人才培养阐述了课程实施的侧重点,并从课程实验和综合训练两个方面构建了实践教学方案。

基于多标签学习的代码评审意见质量评价

代码评审是现代软件开发过程中被广泛应用的最佳实践之一,其对于软件质量保证和工程能力提升都具有重要意义.代码评审意见是代码评审最主要和最重要的产出之一,其不仅是评审者对代码变更的质量感知,而且是作者修复代码缺陷和提升质量的重要参考.目前,全球各大软件组织都相继制定了代码评审指南,但仍缺少针对代码评审意见质量的有效的评价方式和方法.为了实现可解释的、自动化的评价,开展文献综述、案例分析等若干实证研究,并在此基础上提出一种基于多标签学习的代码评审意见质量评价方法.实验使用某大型软件企业的34个商业项目的共计17000条评审意见作为数据集.结果表明所提出的方法能够有效地评价代码评审意见质量属性和质量等级.除此以外,还提供若干建模经验,如评审意见标注和校验等,旨在帮助那些受代码评审困扰的软件组织更好地实施所提出的方法.

软件工程专业课程体系的研究与创新实践

从软件工程教育的教学实际出发,在分析国际软件工程专业规范和总结国内软件工程专业教学实践的基础上,给出南京大学软件工程专业的课程体系,重点阐述侧重树立软件工程理念和培养软件系统构建能力的教学理念,详细讨论软件工程(SE)类课程的创新型设置方案和计算机(CS)类传统课程的改革方案。该课程体系在教育教学改革方面取得很好的成果,可供国际国内软件工程教学计划设计者参考。

联邦学习中的隐私保护技术研究

联邦学习中多个模型在不共享原始数据的情况下通过参数协调进行训练.大量的参数交换使模型不仅容易受到外部使用者的威胁,还会遭到内部参与方的攻击,因此联邦学习中的隐私保护技术研究至关重要.介绍了联邦学习中的隐私保护研究现状;将联邦学习的安全威胁分为外部攻击和内部攻击,并以此分类为基础归纳总结了模型反演攻击、外部重建攻击、外部推断攻击等外部攻击技术和投毒攻击、内部重建攻击、内部推断攻击等内部攻击技术.从攻防对应的角度,归纳总结了中心化差分隐私、本地化差分隐私和分布式差分隐私等数据扰动技术和同态加密、秘密共享和可信执行环境等过程加密技术.最后,分析了联邦学习隐私保护技术的难点,指出了联邦学习隐私保护技术提升的关键方向.

刍议新工科软件类专业的教学建设

产业革命推动工科的形成与发展。今天,信息技术是新产业的核心,推动软件人才教育创新成为新工科建设中不可忽视的重要环节。本文从教育理念、知识体系、课程体系、教学方式和教学手段等多个方面讨论了新工科软件类专业所面临的新挑战,思考新工科软件类专业教育应采取的对策。

软件工程专业教育知识体系的分析、重构与求精

针对国内软件工程专业教育问题,全面分析国际软件工程专业教育知识体系SEEK和CBOK,并结合对国内高校教学实际的调查,提出软件工程本科教育知识体系的重构与求精方案。重构后的本科教育知识体系可以灵活适应国内各层次高校软件工程专业的教学诉求,并与国际研究生教育知识体系CBOK有效衔接,共同组成完整的软件工程教育知识体系,为我国软件工程教育设计者提供参考。

软件可靠性模型选择研究

软件可靠性模型选择作为模型应用不一致性的主要解决方法已经逐渐成为模型应用的研究重点,基于数据挖掘的软件可靠性模型选择作为新的研究方向已经受到越来越多研究人员的注意。对现有的软件可靠性模型进行分类,分析模型应用不一致性的根源,回顾软件可靠性模型选择的发展历程,阐述其中的重要成果,指出遇到的问题和挑战,展望发展前景。

面向持续软件工程的微服务架构技术专题前言

随着软件互联网化和服务化的高度发展,持续性(continuity)成为现代软件系统的基本特性之一,覆盖从商业策划、软件开发、运维、演化的所有环节,使得软件系统在持续稳定提供功能和服务的同时,软件系统的边界和内部结构始终处于不断变化、持续更新和适应之中,持续软件工程(continuous software engineering)由此被提出并迅速得到广泛的实践应用.微服务(microservice)架构作为一种全新的去中心化分布式架构,在软件架构层面成为适应持续软件工程发展的必然趋势,而领域驱动设计(domain-driven design,简称DDD)伴随着微服务架构的兴起也重新获得了业界的广泛关注,二者共同关注服务自顶向下的合理设计和分解.微服务架构与领域驱动设计共同支持实现现代软件系统的持续性特征.为了反映中国学者和实践者在求解以微服务架构为代表的持续软件工程所面临的架构难题和挑战过程中取得的理论、技术或实验方面的创新性、突破性的高水平研究成果,特设立此专题.

面向软件系统设计的软件工程专业关键课程建设

高端软件设计人才不仅要有过硬的设计技能,还要有牢固的工程观、系统观和产品观。本文基于南京大学软件学院的教学实践,以软件系统的设计与构造为主线,提出了围绕软件设计设置和实施的软件工程专业关键课程方案。该方案强调在专业入门课程就开始培养学生的软件工程观念和系统观念,并一以贯之地教授学生在软件工程思想的指导下进行软件设计的能力。

国际软件工程专业硕士研究生教程初探

软件工程以及学科的确立为我国软件工程教育的发展带来了巨大的机遇。本文通过分析国际软件工程专业研究生教程GSwE2009,试图为我国软件工程专业研究生教育体系的设计提供思路。本文是一片以综述为主的文章,首先阐述了软件工程专业硕士研究生的培养目标,分析了硕士研究生的入学基础,重点讨论了GSwE2009的教育知识体系,给出了硕士研究生课程体系构架的设计思路。

面向DevOps的软件工程新技术专题前言

软件互联网化和服务化,催生并促进了持续软件工程(continuous software engineering)的发展,即要求软件系统持续在线演化的同时,还需要始终保证高可用性,不受系统功能的添加或者更新的影响.软件系统的复杂性日益提升,质量和安全要求越来越高,功能更新越来越快,传统上软件系统开发和运维割裂、各阶段开发活动及团队相互独立的方式显然已经无法胜任互联网模式下的软件应用形态变化和发展需求.DevOps 由此应运而生.当前,热门的微服务软件体系架构、云计算基础架构、持续集成与持续部署、程序行为分析、大数据分析、智能运维等技术,为DevOps 的实现创造了技术条件.有鉴于此,我们组织了本专题,重点关注DevOps 这种新型软件开发和运维方式各个环节的方法、技术以及支持工具等.

DDoop:基于差分式Datalog求解的增量指针分析框架

指针分析是对软件进行编译优化、错误检测的核心基础技术之一.现有经典指针分析框架,如Doop,会将待分析程序和分析算法转化成Datalog评估问题并进行求解,如程序规模较大,单次求解分析时间开销较大.在程序频繁变更发布的情况下,相关程序分析的开销更是难以负担.近年来,增量分析作为一种在代码频繁变更场景下有效复用已有分析结果提升分析效率的技术受到了越来越多的关注.然而,目前的增量指针分析技术通常针对特定算法设计,支持的指针分析选项有限,其可用性也受到较大限制.针对上述问题,设计并实现一种基于差分式Datalog求解的增量指针分析框架DDoop(Differential Doop).DDoop实现增量输入事实生成技术与增量分析规则自动化重写技术,将多版本程序增量分析问题表达为差分Datalog评估问题,从而可以充分利用成熟的差分式Datalog求解引擎,如DDlog,来实现端到端的增量指针分析,并最大化兼容复用Doop中已有的指针分析实现,提供透明的增量化支持.在广泛应用的真实世界程序上对DDoop进行实验评估,实验结果显示DDoop相较于非增量的Doop框架具有显著的性能优势,同时高度兼容Doop中已有的各种指针分析规则.

一种基于威胁模型的安全测试用例生成框架和工具

近年来,软件系统安全问题正引发越来越多的关注,系统存在的安全威胁容易被攻击者所利用,攻击者通常采用各种攻击技术诸如口令暴力破解、网络钓鱼、SQL注入等对系统进行攻击.威胁建模是一种结构化分析、识别并处理威胁的方法,传统的测试主要集中在测试代码缺陷,处于软件开发后期,不能很好地对接前期威胁建模分析成果以构建安全的软件,业界威胁建模工具缺少进一步生成安全测试的功能.为了应对此问题,提出一种从威胁模型生成安全测试用例的框架,并设计和实现工具原型.为了便于测试,对传统的攻击树模型进行改进,对构建的模型进行规范性检查,从该模型中可以自动生成测试线索.根据攻击节点发生概率对测试线索进行评估,优先检测概率较高的威胁的测试线索.对防御节点进行评估,选择收益性较高的防御方案缓解威胁,以改进系统安全设计.通过为攻击节点设置参数可以将测试线索转换成具体的测试用例.在软件开发早期阶段以威胁建模识别出的威胁作为输入,通过框架和工具可以生成测试,指导后续的安全开发和安全测试设计,将安全技术更好地嵌入到软件设计和开发之中.案例研究部分将该框架和工具运用于极高危风险的安全测试生成,并说明了其有效性.

自然语言数据驱动的智能化软件安全评估方法

软件安全性是衡量软件是否能够抵御恶意攻击的重要性质.在当前互联网环境下,黑客攻击无处不在,因而估计软件中可能含有的漏洞数量与类型,即对软件进行安全评估,变得十分必要.在实际中,用户不仅需要对未发布或者最新发布的软件实施安全性评估,对已发布软件也会有一定的安全评估需求,例如,当用户需要从市场上互为竞争的多款软件中做出选择,就会希望能够花费较低成本、较为客观地对这些软件进行第三方的评估与比较.提出了一种由自然语言数据驱动的智能化软件安全评估方法来满足这一要求.该方法基于待评估软件现有用户的使用经验信息来评估软件的安全性.它首先自适应地爬取用户在软件使用过程中对软件的自然语言评价数据,并利用深度学习方法与机器学习评估模型的双重训练来获得软件的安全性评估指标.由于所提出的自适应爬虫能够在反馈中调整特征词,并结合搜索引擎来获得异构数据,因而可通过采集广泛的自然语言数据来进行安全评估.另外,使用一对多的机器翻译训练能够有效地解决将自然语言数据转换为语义编码的问题,使得用于安全评估的机器学习模型可以建立在自然语言的语义特征基础上.在国际通用漏洞披露数据库(CVE)和美国国家漏洞数据库(NVD)上对该方法进行了实验,结果表明,该方法在评估软件漏洞数量、漏洞类型以及漏洞严重程度等指标上十分有效.

软件工程专业系统化教学思想探索——以设计模式为例

分析系统化教学思想在软件工程专业教学中的必要性,以设计模式为例,提出将软件工程学科中多个相关领域知识有机结合在教学过程中,重视抽象的软件方法学理论基础与具体的编程开发实践两方面,并围绕案例,探讨多种教学方式,力求学生在掌握该课程知识的同时,能够加深对软件工程学科整体的理解。

软件工程领域专业硕士培养模式初探

随着软件工程自身观念、知识、实践、工具等的发展更新,我国软件工程领域专业硕士教育的发展迎来巨大的机遇和挑战。文章介绍GSw2009中的CBOK以及最新的SWEBOK V3两种软件工程知识体系,阐述借鉴GSw E2009的南京大学课程体系和与之配套的工程能力训练系统,结合中国研究生教育的实际,提出将软件工程中的过程管理方法引入教学管理体系。

论中国大学哲学通识教育的内容改革

哲学通识教育的内容改革应在中国本土化纲领的指导下,围绕现代学生的实际需要开展。哲学通识教育的内容应包含科学的理想信念,体现中国主流价值观,弘扬中华优秀传统文化,为创新人才的培养提供批判思维训练,帮助大学生拓展国际视野、树立世界眼光。

基于风险因子分析的软件项目管理模拟模型

在软件项目开发过程中存在着大量不确定事件,这给项目的成功带来了风险。能否在规定的时间内交付软件产品,与项目进度计划是否合理、项目风险管理是否有效有很大关系。这需要融合软件项目进度计划与软件风险管理计划,提供工具用以标识、分析、管理软件项目风险,并在此基础上获得合理的软件项目进度计划。