代码知识图谱构建及智能化软件开发方法研究

智能化软件开发正在经历从简单的代码检索到语义赋能的代码自动生成的转变,传统的语义表达方式无法有效地支撑人、机器和代码之间的语义交互,探索机器可理解的语义表达机制迫在眉睫.首先指出了代码知识图谱是实现智能化软件开发的基础,进而分析了大数据时代智能化软件开发的新特点以及基于代码知识图谱进行智能化软件开发的新挑战;随后回顾了智能化软件开发和代码知识图谱的研究现状,指出了现有智能化软件开发的研究仍然处于较低水平,而现有知识图谱的研究主要面向开放领域知识图谱,无法直接应用于代码领域知识图谱.因此,从代码知识图谱的建模与表示、构建与精化、存储与演化管理、查询语义理解以及智能化应用这5个方面详细探讨了研究新趋势,以更好地满足基于代码知识图谱进行智能化软件开发的需要.

面向智能化软件开发的开源生态大数据

开源软件开发过程中包含大量有价值的数据,针对其数据规模巨大、碎片分散、快速膨胀的特点,研究了软件工程开源生态大数据体系,提出了一种自生长的采集处理框架与汇聚共享环境,阐述了基于软件工程开源生态大数据的智能化软件开发,以及基于软件工程开源生态大数据分析挖掘的典型应用,为面向智能化软件开发的开源生态大数据研究与应用提供相关指导。

关于生命科学应用于智能化软件开发的初步实践及思考

仿生软件工程是把仿生学和软件工程相结合,利用仿生学的理论体系运用于指导软件工程的研究。仿生软件开发的学术论文较少,在实际应用中更少有成功的案例。另一方面,当今人工智能如机器学习等技术方兴未艾,作为其中一个分支的人工神经网络研究,是根据仿生学模拟人体大脑结构的交叉学科,近年来取得了很大进展,而生命科学应用于软件科学的热点在于机器学习,即智能仿生软件的开发与应用,而并不关注软件的诞生过程。笔者认为如果把一款软件比作一个生命体,研究人员竞相关注于后期的机器学习,即争做智能化"老师",而不愿关注如何全自动化、智能化地来生产软件,即孕育、分娩仿生软件。这样的趋势并不合理,因为生命科学对于仿生智能软件开发的借鉴意义,应该是全生命周期的,即贯穿于软件开发的全过程,尤其是软件诞生初期,只有在其设计模式与开发理念都符合未来智能化发展趋势的前提下,软件才能拥有更高的智慧并通过后期机器学习成为高智慧的仿生命体。正如人类孕育诞生之初,就拥有尔后通过学习开发高智慧的全部基因。正因为软件孕育诞生即早期设计的重要性绝不亚于后期的机器学习,故本文着重对仿生学如何应用于智能化软件的诞生进行实践与探索。

基于大数据的软件智能化开发方法与环境

阐述了围绕软件工程大数据的汇聚组织、知识表示提炼、软件工具智能化和智能开发服务环境等关键技术开展的一系列研究工作,建立了基于大数据的软件智能化开发技术体系,研发关键性的软件智能化开发工具,形成了“人-工具-数据”融合的新一代软件智能化开发环境,并构建了软件智能化开发云平台。面向万众创新的社会需求,构建了服务大众的公共服务平台;针对企业创新能力的提升,提供了智能化的企业软件开发环境。

数据驱动的软件开发者智能协作技术

通过挖掘并利用软件大数据中蕴含的知识来提高软件开发的智能化水平已成为软件工程领域的热点研究问题。然而,对软件开发者及其群体协作方法的研究尚未形成系统化的研究成果。针对此问题,以开发者群体为研究对象,通过深入分析开发者的行为历史数据,研究面向智能协作的关键技术,并以此为基础研制相应的支撑环境。首先,收集并分析了海量的开发者相关数据;第二,给出了软件开发者能力特征模型及其协作关系模型,并构建了开发者知识图谱;第三,以开发者知识图谱为支撑,阐述了基于智能推荐的协作开发方法。基于以上关键技术,研发了相应的支撑工具,并构建了智能协作开发环境系统;最后,对未来的工作进行了展望。

智能化的程序搜索与构造方法综述

互联网、机器学习、人工智能等技术的迅速发展以及大量开源软件和开源社区的出现,给软件工程的发展带来了新的机遇和挑战.目前,在互联网上已经存在了数十亿行的各类程序代码,这些代码中存在着各种知识,尤其是众多已被广泛使用、高质量的软件代码,由此催生了利用大规模代码资源中蕴涵的众多知识进行智能化软件开发的新思路.它试图充分利用互联网中存在的代码资源、知识和群体智慧,以有效地提高软件开发的效率和质量,其核心技术是程序搜索与构造,具有非常重要的理论与应用价值.目前,该方向的研究工作主要集中在代码搜索、程序合成、代码推荐与补全、缺陷检测、代码风格改善、程序自动修复等方面.从以上几个方面对当前的主要研究工作进行综述,对具体的理论和技术途径进行梳理,并在最后总结了目前该领域研究过程中面临的挑战,给出了建议的研究方向.

面向不同软件制品的需求追踪方法研究综述

近年来,随着软件规模和复杂度的不断提升,软件系统在开发过程中产生了大量的需求文档、设计图、代码类、测试文档等中间产物,即软件制品,这些软件制品中蕴含着海量的数据信息.需求工程影响软件开发的整个生命周期,当软件需求不断变更时,软件制品呈现碎片分散化的形态,缺乏全局、统一的组织整理,软件制品间缺乏关联.因此,建立需求追踪关系可以显著提高软件开发与维护效率,这已经成为软件工程领域的研究热点.当前综述工作主要集中在需求追踪关系构建方法的描述,缺乏对软件生命周期过程中需求与不同软件制品间追踪关系建立的分析,导致了需求追踪关系类型的单一性.针对该问题,本文采用系统性文献综述的方法,以需求追踪研究为核心,选取近10年来的135篇研究文献,从软件生命周期与制品类型角度,分析需求与不同软件制品间追踪关系的构建方法、应用现状与发展趋势,并将需求追踪技术在真实软件开发项目中进行应用,提高智能化软件开发效率.首先,依据软件全生命周期的各个阶段,本文对软件制品按文本内容分为文档级软件制品、代码级软件制品以及产品级软件制品,重点分析需求与文档级软件制品、需求与代码、需求与非特定软件制品间追踪关系建立技术的研究进展及研究效果;其次,总结相关文献中的实验数据集、工具研发情况以及需求追踪技术的应用场景;接着,通过智能化软件开发项目中真实的案例分析,讨论了需求追踪技术在提高软件开发效率方面的有效性.最后,本文对未来值得关注的研究方向进行展望,包括追踪链接类型、追踪方法以及自动化工具,便于研究人员进一步研究.