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Effiziente Vorhersage von Softwarefehlern durch Kombination von Expertenwissen und Deep Learning-Techniken


Core Concepts
Durch die Kombination von Expertenwissen in Form von manuell erstellten Merkmalen und automatisch extrahierten Merkmalen aus Commit-Inhalten mittels Deep Learning-Techniken kann die Leistung von Just-In-Time-Fehlererkennung signifikant verbessert werden.
Abstract
Der Artikel beschreibt einen Ansatz zur Kombination von einfachen Modellen, die auf Expertenwissen basieren, und komplexen Modellen, die Deep Learning-Techniken verwenden, um die Vorhersage von Softwarefehlern in Commit-Änderungen zu verbessern. Die Autoren stellen zunächst ihre eigenen Modelle vor - ein einfaches Modell "Sim" basierend auf 14 handgefertigten Merkmalen und ein komplexes Modell "Com" basierend auf automatisch extrahierten Merkmalen aus Commit-Inhalten. Anschließend präsentieren sie ein Rahmenwerk, um diese beiden Modelle effektiv zu kombinieren. Dabei werden verschiedene Strategien für eine frühe Fusion (auf Merkmalsebene) und eine späte Fusion (auf Entscheidungsebene) untersucht. Das beste Kombinationsmodell, das sie "SimCom++" nennen, übertrifft die Baseline-Modelle deutlich um 5,7-26,9% in Bezug auf verschiedene Leistungskennzahlen. Die Ergebnisse zeigen, dass die einfachen und komplexen Modelle sich in der Tat ergänzen und die Kombination beider Ansätze zu besseren Vorhersageergebnissen führt.
Stats
Die Anzahl der geänderten Subsysteme (NS) beeinflusst die Wahrscheinlichkeit, dass ein Commit fehlerhaft ist. Die Anzahl der geänderten Dateien (NF) ist ein wichtiger Indikator für die Fehleranfälligkeit eines Commits. Die Verteilung der geänderten Codezeilen über die einzelnen Dateien (Entropy) ist ein relevantes Merkmal für die Fehlererkennung.
Quotes
"Durch die Kombination von Expertenwissen in Form von manuell erstellten Merkmalen und automatisch extrahierten Merkmalen aus Commit-Inhalten mittels Deep Learning-Techniken kann die Leistung von Just-In-Time-Fehlererkennung signifikant verbessert werden." "Die Ergebnisse zeigen, dass die einfachen und komplexen Modelle sich in der Tat ergänzen und die Kombination beider Ansätze zu besseren Vorhersageergebnissen führt."

Deeper Inquiries

Wie lassen sich die Erkenntnisse aus dieser Arbeit auf andere Softwareentwicklungsprozesse übertragen, in denen Expertenwissen und maschinelles Lernen kombiniert werden können

Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit können auf andere Softwareentwicklungsprozesse übertragen werden, in denen Expertenwissen und maschinelles Lernen kombiniert werden. Durch die Kombination von handgefertigten Merkmalen, die auf Expertenwissen basieren, mit Merkmalen, die automatisch aus den Commit-Inhalten extrahiert werden, können ähnliche Verbesserungen in der Vorhersage von Defekten erzielt werden. Dieser Ansatz könnte in verschiedenen Softwareentwicklungsprozessen angewendet werden, um die Genauigkeit der Fehlererkennung zu verbessern und Entwicklern dabei zu helfen, potenziell fehlerhafte Commits frühzeitig zu identifizieren.

Welche zusätzlichen Merkmale aus dem Commit-Kontext könnten die Leistung der Just-In-Time-Fehlererkennung noch weiter verbessern

Zusätzliche Merkmale aus dem Commit-Kontext könnten die Leistung der Just-In-Time-Fehlererkennung weiter verbessern, indem sie spezifische Aspekte der Commits erfassen, die auf potenzielle Defekte hinweisen. Einige mögliche zusätzliche Merkmale könnten sein: Code-Komplexität: Die Komplexität des geänderten Codes könnte ein Hinweis auf potenzielle Fehler sein. Code-Review-Feedback: Informationen über das Feedback von Code-Reviews könnten in die Analyse einbezogen werden, um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern. Änderungshäufigkeit: Die Häufigkeit von Änderungen an bestimmten Codebereichen könnte auf potenzielle Problembereiche hinweisen. Testabdeckung: Informationen zur Testabdeckung des geänderten Codes könnten bei der Vorhersage von Defekten hilfreich sein. Durch die Integration dieser zusätzlichen Merkmale in den Analyseprozess könnten genauere Vorhersagen über die Defektanfälligkeit von Commits getroffen werden.

Wie könnte man die Interpretierbarkeit der automatisch extrahierten Merkmale aus Deep Learning-Modellen erhöhen, um das Verständnis der Fehlererkennung zu verbessern

Die Interpretierbarkeit der automatisch extrahierten Merkmale aus Deep Learning-Modellen könnte verbessert werden, um das Verständnis der Fehlererkennung zu erhöhen, indem folgende Ansätze verfolgt werden: Feature Visualization: Durch Visualisierungstechniken wie t-SNE oder PCA können die extrahierten Merkmale in einem niedrigdimensionalen Raum dargestellt werden, um Muster und Beziehungen zwischen den Merkmalen zu erkennen. Feature Importance: Die Bestimmung der Bedeutung einzelner Merkmale für die Vorhersage von Defekten kann durch Techniken wie SHAP-Werte oder Feature Importance Scores erfolgen, um zu verstehen, welche Merkmale entscheidend sind. Layer-wise Relevance Propagation: Durch die Anwendung von Techniken wie Layer-wise Relevance Propagation (LRP) können die Beiträge einzelner Merkmale zur Vorhersage auf den verschiedenen Schichten des Deep Learning-Modells verfolgt werden. Interpretierbare Modelle: Die Verwendung von interpretierbaren Modellen wie Entscheidungsbäumen oder linearen Modellen anstelle von Black-Box-Modellen kann die Interpretierbarkeit der Vorhersagen erhöhen. Durch die Implementierung dieser Ansätze kann die Interpretierbarkeit der automatisch extrahierten Merkmale verbessert werden, was zu einem besseren Verständnis der Fehlererkennung führt.
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