胡軍民

【摘 要】人工智能（AI）在軟件工程中的應(yīng)用研究是近年來興起的熱門話題之一。歐洲信息技術(shù)研究計(jì)劃就提出把AI技術(shù)與軟件工程技術(shù)結(jié)合起來構(gòu)成一個(gè)支持軟件系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的工具。有跡象表明，人工智能與軟件工程的相互作用終將導(dǎo)致新一代軟件開發(fā)方法與管理的規(guī)范形成，它能使軟件易于開發(fā)、修改和維護(hù)。軟件工程的智能化是一個(gè)必然趨勢。

【關(guān)鍵詞】人工智能；軟件工程；應(yīng)用研究

一、人工智能在軟件工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，軟件工程領(lǐng)域發(fā)展迅速，很多方面都需要智能，人工智能和軟件工程的交叉多年來一直是個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域，利用人工智能技術(shù)創(chuàng)建一些系統(tǒng)來執(zhí)行或輔助軟件工程過程是很自然的應(yīng)用。二十多年來，為達(dá)到這個(gè)目的，人們已做了大量實(shí)質(zhì)性的研究，并取得了一些重要成果。

目前，已經(jīng)展現(xiàn)的軟件工程智能化的成果主要有：運(yùn)用專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件工程項(xiàng)目；把智能化模塊組裝到大型軟件系統(tǒng)，使得軟件適應(yīng)快速改變需求；應(yīng)用推理技術(shù)提高用戶界面的友好性；在圖形用戶接口、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)、基于約束或基于規(guī)則的程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用智能技術(shù)；在大型分布式復(fù)雜軟件中引入Agent技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件的高抽象層次的構(gòu)件和連接件，在不同層次上清晰描述和實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化的軟件體系結(jié)構(gòu)等等。

二、軟件工程領(lǐng)域的人工智能思想

人工智能技術(shù)在軟件工程領(lǐng)域有很多應(yīng)用。作為人工智能的一個(gè)分支領(lǐng)域，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在軟件預(yù)測與評估方面得到成功應(yīng)用。在很多工作中，機(jī)器學(xué)習(xí)方法用來預(yù)測和估計(jì)軟件過程、產(chǎn)品和資源的內(nèi)在及外部的特性，包括：軟件質(zhì)量、軟件規(guī)模、開發(fā)成本、設(shè)計(jì)成本、維護(hù)成本、軟件資源、修改費(fèi)用、軟件可靠性、軟件缺陷、重用性、軟件發(fā)布時(shí)間、生產(chǎn)率、執(zhí)行時(shí)間以及軟件模型的可測試性。

傳統(tǒng)的搜索引擎資源獲取部分使用的是盲目式的遍歷算法，即對所獲得的鏈接進(jìn)行遍歷，抽取相關(guān)信息保存數(shù)據(jù)庫中供搜索引擎檢索調(diào)用。這種方法存在不少問題。使用這種方法，會導(dǎo)致垃圾數(shù)據(jù)的大量積累，對于某些獲取的數(shù)據(jù)，可能從來不被檢索訪問。除此之外，由于遍歷了大量無關(guān)的鏈接，會導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的增加，效率的低下。

使用人工智能中的啟發(fā)式搜索來獲取特定的信息可以極大地減少遍歷的鏈接數(shù)量，使被訪問到的鏈接盡量地指向有用的信息。減少了無關(guān)鏈接的訪問數(shù)量，就能極大地提高相對回報(bào)率，從而提高了系統(tǒng)的效率。另外，在頁面類型的判斷中，有資料顯示已成功引入智能代理系統(tǒng)，完成網(wǎng)頁類型的自動(dòng)分類判斷。該部分通過抽取網(wǎng)頁的特征項(xiàng)，形成文本向量，然后與中心向量進(jìn)行相似度計(jì)算后，根據(jù)相似度的結(jié)果來對網(wǎng)頁進(jìn)行自動(dòng)分類。

三、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)是軟件工程的主要活動(dòng)之一，如果軟件工程工作者要設(shè)計(jì)一個(gè)軟件系統(tǒng)，以期望實(shí)現(xiàn)納稅申報(bào)單處理。則需要完成以下一系列工作：a.需求分析：理解掌握稅法——長達(dá)幾百頁的法律條文必然含有不一致之處。這項(xiàng)活動(dòng)需要大量人力，其中包括許多稅務(wù)專家和軟件開發(fā)人員等等。b.設(shè)計(jì)：為系統(tǒng)提出總體結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)活動(dòng)也需要大量人力，并需要了解軟件工程方法學(xué)。同時(shí)還要與稅務(wù)專家多交流，既是為了弄清此稅法和需求文檔，也是為了幫助保證在設(shè)計(jì)中能提前考慮到將來稅法的修改。c.編碼：書寫系統(tǒng)各部分的源代碼。編碼人員的活動(dòng)可以稍獨(dú)立地進(jìn)行，但無疑需要與設(shè)計(jì)人員交流，還可能要與稅務(wù)專家聯(lián)系。d.集成：把各部分放在一起成為完整的系統(tǒng)。這又是一個(gè)以小組為單位進(jìn)行的活動(dòng)，需要設(shè)計(jì)人員和編碼人員大量地交流。e.測試和確認(rèn)：測試該系統(tǒng)以保證其準(zhǔn)確地反映了新稅法。對于一個(gè)有一定復(fù)雜性的法律條文，這可說是一項(xiàng)極其費(fèi)時(shí)的活動(dòng)，需要設(shè)計(jì)人員、編碼人員和稅務(wù)專家共同協(xié)作。f.維護(hù)和進(jìn)化：隨著該稅法變化，相應(yīng)地修改此系統(tǒng)。在又一重要的新法生效之前，此稅法很可能要修改多次，實(shí)際上在此納稅申報(bào)單處理系統(tǒng)首次交付之前，很可能發(fā)生了若干最重要的修改。與工具軟件的情形一樣，這項(xiàng)活動(dòng)將是系統(tǒng)整個(gè)生命期中最費(fèi)時(shí)間的活動(dòng)。

四、人工智能在軟件系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于開發(fā)大型軟件固有的基本難點(diǎn)—復(fù)雜性、需求一致性、多變性和不可見性，在不斷變化的背景環(huán)境中開發(fā)和維護(hù)大型軟件系統(tǒng)對我們構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。開發(fā)軟件產(chǎn)品中的許多問題均源于軟件固有的復(fù)雜性以及由此產(chǎn)生的伴隨軟件規(guī)模的非線性增長。而且軟件必須與其交互界面所涉及的多種各異的人類組織和系統(tǒng)要求的形式保持一致性。另外軟件的實(shí)質(zhì)是無法直觀得到的，當(dāng)我們試圖將軟件結(jié)構(gòu)圖示時(shí)，會發(fā)現(xiàn)得到的是數(shù)目龐大的而且錯(cuò)綜復(fù)雜的有向圖表。

將人工智能的自適用性概念運(yùn)用在軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，因?yàn)闊o法精確地把握業(yè)務(wù)的變化方向和大小，所以采用自適用性的一些概念和方法來解決這些問題。主要思想為：

①針對變化可能性大的業(yè)務(wù)類型，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能多地涵蓋它；

②對變化可能性大的業(yè)務(wù)邏輯，劃分地要細(xì)，即扇入系數(shù)要?。?/p>

③采取措施使用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際需要來選擇業(yè)務(wù)種類，并可以人為確定業(yè)務(wù)的工作方式和順序。

如此一來，這樣的軟件產(chǎn)品可以做到：

①由于大量的業(yè)務(wù)方式已經(jīng)被考慮和設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中，用戶可以根據(jù)需要選擇當(dāng)前適用的業(yè)務(wù)；

②如業(yè)務(wù)模塊已經(jīng)不適用當(dāng)前業(yè)務(wù)狀況時(shí)，對小型化模塊的修改來說，二次開發(fā)和修改的成本就要小的多。

五、結(jié)束語

目前我國經(jīng)濟(jì)正處于快速成長發(fā)展時(shí)期，各種業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，這為軟件工程的業(yè)發(fā)展既帶來了機(jī)遇也帶來了挑戰(zhàn)。如何增大軟件的適用程度，降低開發(fā)成本，這將是每個(gè)軟件開發(fā)從業(yè)者必須面臨的一個(gè)課題。而將人工智能相關(guān)的某些技術(shù)應(yīng)用到軟件開發(fā)的過程中，也將非常有助于實(shí)現(xiàn)軟件行業(yè)的跨越性發(fā)展。

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