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2021 年度 実績報告書

深層学習システムの自動テスト技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 19H04086
研究機関九州大学

研究代表者

趙 建軍  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (20299580)

研究分担者 鵜林 尚靖  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80372762)
亀井 靖高  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (10610222)
馮 尭楷  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (60363389)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードソフトウェアテスト / 信頼性と安全性 / 深層学習システム
研究実績の概要

本研究では、深層学習(Deep Learning, DL)システムに対する系統的な自動テスト技術の確立を目的としている。具体的には、(A) DLシステムの総合的なテストカバレッジ基準の設計と開発、(B) DLシステムの自動テスト生成フレームワークの構築、(C) DLシステムにおける不具合の自動修復と性能向上技術の開発、(D) 本研究で提案した手法の実用DLシステムへの適用による有効性の検証が含まれる。本年度では、前年度に提案した手法の有効性を実用システムへの適用前に検証し、得られた主な研究成果は以下の通りである。

具体的には、提案されたDLシステム自動テスト関連のソリューションを実用的なDLベースの自動運転ステアリング(steering) 制御システムに適用し、その有効性を検証した。まず、Udacityの自動運転試験環境をセットアップし、自動化されたDLテストおよび修正ソリューションを適用した。この段階では、Udacityの自動運転挑戦で競争力のあるパフォーマンスを示す最先端のDLモデル(例えば、Chauffeur、Ramboなど)を選択した。自動運転環境を設定した後、項目A、B、Cで提案された解決策を自動運転のシナリオに適用し、大規模なテストを生成し、DLモデルの潜在的な問題を検出した。エラートリガテストが行われた後、問題があるモデルに対して自動修正を行い、品質と堅牢性を向上させた。さらに、修正前後のDLモデルの頑健性(敵対的攻撃による)を比較する大規模な分析を行った。本研究で提案されたソリューションでは、DLソフトウェアの潜在的な問題を系統的に検出し、これらの問題を解決まで完全自動化することができることを実験で検証した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] University of Alberta(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Alberta
  • [国際共同研究] Tianjin University/Zhejiang Sci-Tech University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Tianjin University/Zhejiang Sci-Tech University
  • [国際共同研究] Alibaba (USA)(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Alibaba (USA)
  • [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      Nanyang Technological University
  • [雑誌論文] DeepRepair: Style-Guided Repairing for Deep Neural Networks in the Real-World Operational Environment2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Bing、Qi Hua、Guo Qing、Juefei-Xu Felix、Xie Xiaofei、Ma Lei、Zhao Jianjun
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Reliability

      巻: 71 ページ: 1401~1416

    • DOI

      10.1109/TR.2021.3096332

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] FalsifAI: Falsification of AI-Enabled Hybrid Control Systems Guided by Time-Aware Coverage Criteria2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhenya、Lyu Deyun、Arcaini Paolo、Ma Lei、Hasuo Ichiro、Zhao Jianjun
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Software Engineering

      巻: 49 ページ: 1~17

    • DOI

      10.1109/TSE.2022.3194640

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Learning to adversarially blur visual object tracking2021

    • 著者名/発表者名
      Qing Guo, Ziyi Cheng, Felix Juefei-Xu, Lei Ma, Xiaofei Xie, Yang Liu, Jianjun Zhao
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE/CVF International Conference on Computer Vision
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficientderain: Learning pixel-wise dilation filtering for high-efficiency single-image deraining2021

    • 著者名/発表者名
      Qing Guo, Jingyang Sun, Felix Juefei-Xu, Lei Ma, Xiaofei Xie, Wei Feng, Yang Liu, Jianjun Zhao
    • 学会等名
      Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] On the effectiveness of signal rescaling in hybrid system falsification2021

    • 著者名/発表者名
      Zhenya Zhang, Deyun Lyu, Paolo Arcaini, Lei Ma, Ichiro Hasuo, Jianjun Zhao
    • 学会等名
      NASA Formal Methods: 13th International Symposium, NFM 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Deepmix: Online auto data augmentation for robust visual object tracking2021

    • 著者名/発表者名
      Ziyi Cheng, Xuhong Ren, Felix Juefei-Xu, Wanli Xue, Qing Guo, Lei Ma, Jianjun Zhao
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME)
    • 国際学会
  • [学会発表] Effective hybrid system falsification using monte carlo tree search guided by QB-robustness2021

    • 著者名/発表者名
      Zhenya Zhang, Deyun Lyu, Paolo Arcaini, Lei Ma, Ichiro Hasuo, Jianjun Zhao
    • 学会等名
      Computer Aided Verification: 33rd International Conference, CAV 2021
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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