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2022 Fiscal Year Research-status Report

Foundation for data-driven software maintenance and evolution augmented by machine learning

Research Project

Project/Area Number 21KK0179
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

鷲崎 弘宜  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70350494)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小形 真平  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (10589279)
林 晋平  東京工業大学, 情報理工学院, 准教授 (40541975)
本田 澄  大阪工業大学, 情報科学部, 講師 (40732938)
齋藤 大輔  早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (80779091)
Project Period (FY) 2021-10-07 – 2025-03-31
Keywordsソフトウェア保守 / ソフトウェア進化 / データ駆動ソフトウェア工学 / 機械学習応用 / プログラム品質評価改善
Outline of Annual Research Achievements

不確実性の高い現代において、潜在する欠陥や要求・環境変化をデータで捉え、ソフトウェア上で修正や変化適応を進めるデータ駆動の枠組みが求められる。従来は固定的な活動の一部の自動化にとどまり、機械学習の適用も場当たり的である。そこで本研究は、機械学習により増強された(Machine Learning Augmented)データ駆動ソフトウェア保守・進化の確立を研究課題として掲げ、規範と実態を融合的に扱い、開発者による一定の制御が可能な保守・進化の自動化基盤を実現する。特に、ソフトウェアシステム開発運用の大部分を占める保守・進化の支援を目的に、過去の様々なプロジェクトにおける保守・進化実績データへの機械学習適用を通じてモデル(規範)としての修正・適応のルールや関係を学習する。さらに不確実性をもつ新たな開発運用において変更・改訂履歴データに基づき、状況や傾向変化を組み入れてモデルを適用することで、インスタンス(実態)としての状況や文脈へと適合する形で自動修正・適応を達成する。これにより過去および新たなデータに基づき持続的に、直面する課題対応としての修正・適応と、起こりうる問題や変化の予測に応じた進化を高効率かつ不確実性を考慮したものへ増強することを目的とする。2022年度は2021年度の成果を発展させて、目的の達成に向けた基礎を得るために、 機械学習増強のデータ駆動の問題報告対応やプログラム品質評価・修正・改善、および、保守・進化支援に向けた要素技術および関連研究の調査研究およびそれに基づく基盤の基礎的な設計を進めるとともに、各要素の試験適用な検証、組み合わせに向けた成果を得た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新型コロナウィルスの蔓延に伴う渡航制限により海外共同研究者との直接の相互訪問は途絶えていたが、その影響が緩和されるとともに相互訪問を再開し、緊密な遠隔の対話を通じて調査研究や共同論文発表を実現した。

Strategy for Future Research Activity

渡航制限の緩和に伴い、引き続き直接の相互訪問を含むより緊密な海外共同研究者との対話を通じて共同による調査研究や論文発表を進める予定である。

Causes of Carryover

当該年度の途中までは新型コロナウィルスの蔓延に伴う渡航制限により海外共同研究者との直接の相互訪問が一時的にかなわなかったため次年度使用額を生じたが、途中からの渡航制限緩和に伴う相互訪問の再開と緊密な遠隔の対話を通じて調査研究や共同論文発表を実現した。さらなる渡航制限の緩和に伴い、翌年度分として請求した助成金と合わせた形で、引き続き直接の相互訪問を含むより緊密な海外共同研究者との対話を通じて共同による調査研究や論文発表を進める予定である。

  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results)

  • [Int'l Joint Research] Polytechnique Montreal/Concordia University/University of Waterloo(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      Polytechnique Montreal/Concordia University/University of Waterloo
    • # of Other Institutions
      1
  • [Journal Article] Machine Learning Application Development: Practitioners’ Insights2023

    • Author(s)
      Md Saidur Rahman, Foutse Khomh, Alaleh Hamidi, Jinghui Cheng, Giuliano Antoniol, Hironori Washizaki
    • Journal Title

      Software Quality Journal

      Volume: 2023 Pages: 1-55

    • DOI

      10.1007/s11219-023-09621-9

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SWEBOK Matters: Report and Reflection of a SEKE Panel on the Educational and Professional Implications of SWEBOK2022

    • Author(s)
      Pankaj Kamthan and Hironori Washizaki
    • Journal Title

      International Journal of Software Engineering and Knowledge Engineering

      Volume: 32 (11-12) Pages: 1771-1781

    • DOI

      10.1142/S0218194022500590

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recommendation System Providing Similar Problems Instead of Model Answers to Programming Assignments2022

    • Author(s)
      Ryoya Yoshimura, Kazunori Sakamoto, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • Journal Title

      Applied System Innovation

      Volume: 5 Pages: 1-18

    • DOI

      10.3390/asi5030053

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comparative Evaluation of NLP-Based Approaches for Linking CAPEC Attack Patterns from CVE Vulnerability Information2022

    • Author(s)
      Kenta Kanakogi, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa, Shinpei Ogata, Takao Okubo, Takehisa Kato, Hideyuki Kanuka, Atsuo Hazeyama, Nobukazu Yoshioka
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 12(7) Pages: 1-15

    • DOI

      10.3390/app12073400

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Abstract security patterns and the design of secure systems2022

    • Author(s)
      Eduardo Buglioni Fernandez, Nobukazu Yoshioka, Hironori Washizaki, Joseph William Yoder
    • Journal Title

      Cybersecurity

      Volume: 5(7) Pages: 1-17

    • DOI

      10.1186/s42400-022-00109-w

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiple Function Merging for Code Size Reduction2023

    • Author(s)
      Yuta Saito, Kazunori Sakamoto, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      IEEE/ACM International Symposium on Code Generation and Optimization (CGO)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Metamodel-Based Multi-View Modeling Framework for Machine Learning Systems2023

    • Author(s)
      Jati Husen, Hironori Washizaki, Nobukazu Yoshioka, Hnin Tun, Yoshiaki Fukazawa and Hironori Takeuchi
    • Organizer
      11th International Conference on Model-Based Software and Systems Engineering (MODELSWARD 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detecting Design Patterns in UML Class Diagram Images using Deep Learning2022

    • Author(s)
      Xun Zhang, Hironori Washizaki, Nobukazu Yoshioka and Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      24th IEEE/ACIS International Winter Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/Distributed Computing (SNPD2022-Winter)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Software Engineering Patterns for Machine Learning Applications (SEP4MLA) - Part 4 - ML Gateway Routing Architecture2022

    • Author(s)
      Hironori Washizaki, Foutse Khomh, Yann-Gael Gueheneuc
    • Organizer
      29th Conference on Pattern Languages of Programs (PLoP 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improving Fuzzing Coverage with Execution Path Length Selection2022

    • Author(s)
      Wenxi Zhang, Kazunori Sakamoto, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      33rd IEEE International Symposium on Software Reliability Engineering (ISSRE 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modeling Tool for Managing Canvas-Based Models Traceability in ML System Development2022

    • Author(s)
      Jati H. Husen, Hironori Washizaki, Hnin Thandar Tun, Nobukazu Yoshioka and Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      ACM/IEEE 25th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems (MODELS 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Automatic labeling of the elements of a vulnerability report CVE with NLP2022

    • Author(s)
      Kensuke Sumoto, Kenta Kanakogi, Hironori Washizaki, Nobukazu Yoshioka, Naohiko Tsuda, Yoshiaki Fukazawa and Hideyuki Kanuka
    • Organizer
      IEEE 23rd International Conference on Information Reuse and Integration for Data Science (IRI2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visualization of automated program repair focusing on suspiciousness values2022

    • Author(s)
      Naoki Tane, Yusaku Ito, Hrionori Washizaki and Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      34th International Conference on Software Engineering and Knowledge Engineering (SEKE 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Traceable Business-to-Safety Analysis Framework for Safety-critical Machine Learning Systems2022

    • Author(s)
      Jati H. Husen, Hironori Washizaki, Hnin Thandar Tun, Nobukazu Yoshioka, Hironori Takeuchi and Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      1st Conference on AI Engineering - Software Engineering for AI (CAIN 2022)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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