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深層木構造モデルによるソフトウェア欠陥予測

(A deep tree-based model for software defect prediction)

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田中専務

拓海先生、最近エンジニアからこの論文を紹介されましてね。要するにソースコードのどこが壊れやすいか自動で教えてくれるって話だと聞きましたが、本当でしょうか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、要点はシンプルです。深層学習(deep learning/深層学習)を使って、コードを木構造でとらえ、その特徴から欠陥の可能性を予測できるんです。ですから、長年の経験則に頼るより自動化できるんですよ。

田中専務

でも、うちの現場で使えるかどうかが一番気になります。投資対効果はどう判断すればよいですか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!確かに経営判断ではそこが肝心です。要点は三つです。第一に予測精度が高ければバグ対応コストを下げられる、第二に自動化によりレビュー工数を減らせる、第三にどの行が怪しいかを示す注意機構(attention mechanism/注意機構)が診断を助けるのです。大丈夫、一緒に評価指標を決めれば見通しが立ちますよ。

田中専務

この手法は従来のメトリクス、例えば複雑度(complexity metrics)みたいな指標とどう違うんですか。要するに、今までの指標の上位互換ということですか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!端的に言えば上位互換に近いです。理由はコードの構造をそのまま表現するAbstract Syntax Tree(AST/抽象構文木)を用い、木構造に対応したLong Short-Term Memory(LSTM/長短期記憶)を木に沿って配置して学習するからです。ですから単なる個別指標より文脈や構造を理解した予測が可能になるんです。

田中専務

なるほど、構造をそのまま使うというのは工場の図面をそのまま検査するようなものだと理解しました。では、うちの古いコードベースでも学習可能でしょうか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!実務的には二つの道があるんです。自社内で充分な履歴データがあればwithin-project(同一プロジェクト内)で学習して高精度を狙えるし、データが少なければcross-project(他プロジェクト)で学習したモデルを転用する方法もあります。ですから、まずは小さな検証データで試して効果を測るのが良いんです。

田中専務

これって要するに、データがあれば精度が出るけれど、無ければ転用や追加投資が必要ということですか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その理解で正しいです。ただ、安全に進めるための三つの実務ステップを提案します。第一に小規模でwithin-project検証を行う、第二に評価指標をコスト換算してROIを算出する、第三に注意機構で示された箇所を現場のレビューで検証する。この流れでリスクを抑えられるんです。

田中専務

わかりました。最後に要点を私の言葉で整理させてください。たしかに、ASTを使ってコードの構造をそのまま学習するモデルで、データがあれば社内で精度の高い欠陥予測ができる。データが少なければ他のプロジェクトの学習結果を使って試せる。導入は小さく始めてROIを確認する、で合っていますか。

AIメンター拓海

その通りです、素晴らしい整理ですね!大丈夫、一緒に最初のPoC(概念実証)設計を作れば確実に進められますよ。

監修者

阪上雅昭(SAKAGAMI Masa-aki)
京都大学 人間・環境学研究科 名誉教授

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