2013 Fiscal Year Research-status Report
高品質ソフトウェア開発のための動的テスト環境を考慮した信頼性評価モデルの構築
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25750132
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Kobe Gakuin University |
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Principal Investigator |
林坂 弘一郎 神戸学院大学, 経営学部, 准教授 (20351794)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ソフトウェア信頼性 / カーネル回帰 / ノンパラメトリック推定 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，高品質なソフトウェアを開発するために現場が抱えている問題を解決することにある．具体的には，(1) いかにソフトウェアの信頼性を正確に評価するか，(2) いかに効率的かつ効果的なソフトウェアテストを実施するか，(3) 納期までに目的の信頼性を確保するためにはテスト人員の増員やテスト負荷の増加が必要なのか，などについての具体的な情報を意思決定者に提供することにある．このためにテスト人員やテスト負荷などの動的に変化するテスト環境を共変量として考慮したソフトウェア信頼性モデルを構築することで，より高い精度で信頼性評価が可能となることを目標とする．平成２５年度は比例強度ソフトウェア信頼性モデルに対して，ベースライン強度関数と比例強度関数をそれぞれ，最尤法，カーネル回帰によって推定する手法を提案した．ベースライン強度関数のパラメータと比例強度関数を個別に推定することで，最尤法における推定パラメータ数を減少させることができた．また，交差確認法によって実際の共変量データ (Execution time, Failure identification work, およびComputer time-failure identification) から得られた比例強度とカーネル回帰によって計算された比例強度関数の平均誤差を求め，この誤差が最小となるカーネルパラメータと正則化パラメータを決定した．この結果，従来の非同次ポアソン過程モデル(NHPP)モデルと比較して，高精度にフォールト検出過程を推定できることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在までに比例強度ソフトウェア信頼性モデルに対して，カーネル回帰を適用することで比例強度関数をノンパラメトリックに推定する手法を提案した．また，リアルタイム制御システム開発のテスト工程で得られたソフトウェアの障害データ，およびテスト労力（共変量）データを用いた数値例により，従来の非同次ポアソン過程モデル(NHPP)モデルと比較して，高精度にフォールト検出過程を推定できることを示した．
さらに，最尤法とカーネル回帰のノンパラメトリック推定を繰り返し，最適解を探索するシミュレーション実験を行っている．この実験によって，より高精度に信頼度を推定することが可能になることが明らかになった．しかしながらその一方で，シミュレーションにおける初期値の設定次第では予期せぬ局所解に収束，あるいは解が振動する場合も見受けられるという問題点が見つかっている．現在，この問題点を解決するために，方策を検討している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，現在抱えている問題点を解決することの他に，予測精度を向上させる手法を検討する予定である．具体的にはブートストラップ法やジャックナイフ法などの標本生成手法を利用することで，将来投入されるテスト労力量が未知である場合に，将来のフォールト検出の振る舞いに対する信頼区間を得ることを考える．
また，カーネル回帰の他に，loess平滑化によるブートストラップ推定や重回帰分析などの推定アルゴリズムと最尤法を組み合わせることを考える．特にカーネル回帰は潜在的に過剰に学習する危険性をはらんでいるため，過去のフォールトデータに高精度に適合したとしても，将来検出されるフォールト数の予測については精度が低くなってしまう恐れがある．したがって，loess平滑化によるブートストラップ推定など他の回帰手法も適用することで，予測精度の向上を試みる．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度にはサーバ型計算機のほかにデスクトップPC，Windows 8.1やプリンタトナーなどを調達した．期末の調達において，1894円（予算総額の0.2%）の残額が生じることとなった．
残額については平成26年度において消耗品等の調達に充当する予定である．
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