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Symbolfoto: Colourbox
Software zu entwickeln ist die eine Sache. Doch ein immer wichtigerer Teil der Arbeit von Programmiererinnen und Programmierern besteht darin, die Software auf Fehler zu testen. Wie bedeutsam das ist, zeigte sich erst kürzlich, als ein fehlerhaftes Update weltweit zu Ausfällen von IT-Systemen führte.
Große Sprachmodelle verändern den Prozess der Softwareentwicklung. An der Universität Passau erkunden Forschende in Zusammenarbeit mit der Praxis deren Potenzial und entwickeln neue Werkzeuge.
KI ermöglicht es, Quellcode in einer Form zu analysieren und zu verbessern, die bisher nicht möglich war.“
Prof. Dr. Gordon Fraser, Universität Passau
Im Projekt DeepCode etwa untersucht Prof. Dr. Gordon Fraser, Inhaber des Lehrstuhls für Software Engineering II, zusammen mit der msg systems ag KI-Modelle, die in der Lage sind, Quellcode effizient zu analysieren. Bei dem von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekt kommen verschiedene Techniken des Deep Learnings zum Einsatz, einem Teilgebiet der künstlichen Intelligenz, das mit künstlichen neuronalen Netzen arbeitet. Inzwischen liegen erste Ergebnisse vor.
“KI ermöglicht es, Quellcode in einer Form zu analysieren und zu verbessern, die bisher nicht möglich war“, erklärt Prof. Dr. Fraser. Das Potential zur Verbesserung der Codequalität sei enorm, aber um dieses Potential auszuschöpfen, brauche es Daten, Modelle, und darauf basierende Werkzeuge. Hier habe das Projektteam im vergangenen Jahr entscheidende Fortschritte gemacht - sowohl bei der Sammlung von Daten, der Erstellung von Werkzeugen zur effizienten Verarbeitung dieser Daten und bei der Entwicklung verschiedener KI-Modelle.
In Pilotprojekten hat das Praxisteam die entwickelten Modelle getestet – mit Erfolg: Die Rückmeldungen aus der Praxis seien durchwegs positiv gewesen, insbesondere hinsichtlich der Qualität der vorgeschlagenen Codeverbesserungen, teilt die msg systems ag mit. Das Team konnte eine Qualitätssteigerung von über 20 Prozent durch Finetuning mit Daten der msg nachweisen. "Die bisherigen Ergebnisse übertreffen unsere Erwartungen. Wir sehen ein großes Potenzial für die Anwendung unserer Methoden in der Softwareentwicklung, insbesondere bei der Qualitätssicherung und Wartung von Software“, sagt Florian Kandlinger, der das Projekt msg-seitig mitverantwortet.
DeepCode ist nicht das einzige Projekt, in dem sich Prof. Dr. Fraser auf die Suche nach neuen Wegen zu besserer Softwarequalität macht. Der Professor forscht schwerpunktmäßig zu Fehlern in der Software-Entwicklung und verfolgt hier vor allem drei Ansätze: wie KI bereits beim Schreiben des Quellcodes unterstützen kann, wie die Technologie beim Verbessern des Codes helfen kann und wie sich Nachwuchs-Programmiererinnern und -Programmierer für das Thema Testen sensibilisieren lassen. Vor kurzem startete ein Projekt, mit dem er sich erfolgreich an einem Wettbewerb der Bayerisch-Tschechischen Hochschulagentur beteiligte. Auch hier geht es darum, vollautomatisierte Test-Methoden zur Qualitätssicherung in der Softwareentwicklung einzusetzen.
Forschung zu Sprachmodellen an der Universität Passau
Die Projekte fügen sich ein in einen interdisziplinären Forschungsschwerpunkt an der Universität Passau zum Thema generative Sprachmodelle. Forschende aus mehreren Fakultäten untersuchen die künftige Zusammenarbeit von Mensch und Maschine sowie damit verbundene ethische und rechtliche Fragen.
Gerade im Bereich der Software-Entwicklung wirken Sprachmodelle disruptiv, erklärt Prof. Dr. Steffen Herbold, der an der Universität Passau den Lehrstuhl für AI-Engineering innehat. Er prophezeit, dass Sprachmodelle zur normalen Komponente neuer Softwaresysteme werden. Zudem sei die Technik in der Lage, bei der Softwareentwicklung zu unterstützen und einfache und routinierte Aufgaben zuverlässig zu lösen. Florian Lemmerich, Professor für Maschinelles Lernen an der Universität Passau, erforscht, wie sich die Qualität der generativen Sprachmodelle evaluieren lässt.
Prof. Dr. Gordon Fraser
Wie können wir Softwarefehler finden und verhindern?
Wie können wir Softwarefehler finden und verhindern?
Prof. Dr. Gordon Fraser hat seit 2017 den Lehrstuhl für Software Engineering II an der Universität Passau inne. Nach der Promotion an der Technischen Universität Graz forschte er an der Universität des Saarlandes und der University of Sheffield. In der Forschung und Lehre beschäftigt er sich mit Fragen rund um Softwareanalyse, Softwareentwicklung und Didaktik der Programmierung.
