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2022 年度 実施状況報告書

機械学習により増強されたデータ駆動ソフトウェア保守進化基盤

研究課題

研究課題/領域番号 21KK0179
研究機関早稲田大学

研究代表者

鷲崎 弘宜  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70350494)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2021-10-07 – 2025-03-31
キーワードソフトウェア保守 / 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
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

次年度使用額が生じた理由

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。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 9件)

  • [国際共同研究] Polytechnique Montreal/Concordia University/University of Waterloo(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Polytechnique Montreal/Concordia University/University of Waterloo
    • 他の機関数
      1
  • [雑誌論文] Machine Learning Application Development: Practitioners’ Insights2023

    • 著者名/発表者名
      Md Saidur Rahman, Foutse Khomh, Alaleh Hamidi, Jinghui Cheng, Giuliano Antoniol, Hironori Washizaki
    • 雑誌名

      Software Quality Journal

      巻: 2023 ページ: 1-55

    • DOI

      10.1007/s11219-023-09621-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] SWEBOK Matters: Report and Reflection of a SEKE Panel on the Educational and Professional Implications of SWEBOK2022

    • 著者名/発表者名
      Pankaj Kamthan and Hironori Washizaki
    • 雑誌名

      International Journal of Software Engineering and Knowledge Engineering

      巻: 32 (11-12) ページ: 1771-1781

    • DOI

      10.1142/S0218194022500590

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Recommendation System Providing Similar Problems Instead of Model Answers to Programming Assignments2022

    • 著者名/発表者名
      Ryoya Yoshimura, Kazunori Sakamoto, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • 雑誌名

      Applied System Innovation

      巻: 5 ページ: 1-18

    • DOI

      10.3390/asi5030053

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative Evaluation of NLP-Based Approaches for Linking CAPEC Attack Patterns from CVE Vulnerability Information2022

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kanakogi, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa, Shinpei Ogata, Takao Okubo, Takehisa Kato, Hideyuki Kanuka, Atsuo Hazeyama, Nobukazu Yoshioka
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 12(7) ページ: 1-15

    • DOI

      10.3390/app12073400

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Abstract security patterns and the design of secure systems2022

    • 著者名/発表者名
      Eduardo Buglioni Fernandez, Nobukazu Yoshioka, Hironori Washizaki, Joseph William Yoder
    • 雑誌名

      Cybersecurity

      巻: 5(7) ページ: 1-17

    • DOI

      10.1186/s42400-022-00109-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Multiple Function Merging for Code Size Reduction2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Kazunori Sakamoto, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      IEEE/ACM International Symposium on Code Generation and Optimization (CGO)
    • 国際学会
  • [学会発表] Metamodel-Based Multi-View Modeling Framework for Machine Learning Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Jati Husen, Hironori Washizaki, Nobukazu Yoshioka, Hnin Tun, Yoshiaki Fukazawa and Hironori Takeuchi
    • 学会等名
      11th International Conference on Model-Based Software and Systems Engineering (MODELSWARD 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Detecting Design Patterns in UML Class Diagram Images using Deep Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Xun Zhang, Hironori Washizaki, Nobukazu Yoshioka and Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      24th IEEE/ACIS International Winter Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/Distributed Computing (SNPD2022-Winter)
    • 国際学会
  • [学会発表] Software Engineering Patterns for Machine Learning Applications (SEP4MLA) - Part 4 - ML Gateway Routing Architecture2022

    • 著者名/発表者名
      Hironori Washizaki, Foutse Khomh, Yann-Gael Gueheneuc
    • 学会等名
      29th Conference on Pattern Languages of Programs (PLoP 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving Fuzzing Coverage with Execution Path Length Selection2022

    • 著者名/発表者名
      Wenxi Zhang, Kazunori Sakamoto, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      33rd IEEE International Symposium on Software Reliability Engineering (ISSRE 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling Tool for Managing Canvas-Based Models Traceability in ML System Development2022

    • 著者名/発表者名
      Jati H. Husen, Hironori Washizaki, Hnin Thandar Tun, Nobukazu Yoshioka and Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      ACM/IEEE 25th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems (MODELS 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic labeling of the elements of a vulnerability report CVE with NLP2022

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Sumoto, Kenta Kanakogi, Hironori Washizaki, Nobukazu Yoshioka, Naohiko Tsuda, Yoshiaki Fukazawa and Hideyuki Kanuka
    • 学会等名
      IEEE 23rd International Conference on Information Reuse and Integration for Data Science (IRI2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of automated program repair focusing on suspiciousness values2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tane, Yusaku Ito, Hrionori Washizaki and Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      34th International Conference on Software Engineering and Knowledge Engineering (SEKE 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Traceable Business-to-Safety Analysis Framework for Safety-critical Machine Learning Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Jati H. Husen, Hironori Washizaki, Hnin Thandar Tun, Nobukazu Yoshioka, Hironori Takeuchi and Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      1st Conference on AI Engineering - Software Engineering for AI (CAIN 2022)
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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