深度學習C語言修改器DeepFix：用人工智慧加「；」

選自aaai.org

機器之心編譯

參與：吳攀

如果你是一個程序員，你一定體驗過編譯時報錯的痛苦，有時候一個小錯誤可能就需要你很多時間檢查許多代碼才能找到。近日，印度科學研究所的幾位研究者的一篇 AAAI-17 論文提出了一種用深度學習檢測 C 語言代碼中常見編程錯誤的方法 DeepFix，而且其不僅可以檢測，還可以幫助修復。機器之心對該研究論文進行了摘要介紹。

論文原文請訪問：https://www.aaai.org/ocs/index.php/AAAI/AAAI17/paper/view/14603/13921

自動修復編程錯誤的問題是軟體工程領域一個非常活躍的研究主題。這個問題難度很大，因為修復單個錯誤也許就需要分析整個程序。在實際操作中，許多錯誤都是因為程序員對編程語言不熟練或沒有注意細節所導致的。我們將這些錯誤稱為常見編程錯誤（common programming errors）。它們類似於自然語言中的語法錯誤。編譯器可以檢測這樣的錯誤，但它們得到的錯誤信息往往是不準確的。在這項成果中，我們提出了一種端到端的解決方案 DeepFix，其可以無需依賴任何外部工具來定位或修復，就可以修復一個程序中多個這樣的錯誤。DeepFix 的核心是一個多層的序列到序列神經網路，帶有注意（attention），其被訓練用於預測錯誤的程序位置以及所需的正確寫法。在一個由學生為 93 個編程任務編寫的 6971 個錯誤 C 語言程序的集合中，DeepFix 可以完整修復其中 1881（27%）個，並且可以部分修復其中 1338（19%）個。

圖 1：DeepFix 方法的示意圖

圖 2：DeepFix 的迭代式修復策略

表 1：數據集和結果匯總

我們提出的修復策略有幾個優點：

• 程序被完全呈現給該網路。識別和修復編程錯誤通常需要能夠推斷長期依賴（long term dependencies）的全局分析。該網路架構能夠有選擇地關注程序的任何部分，從而可以推理結構和語法約束來預測錯誤的位置和所需的修復。

• 在輸入和輸出中包含行號，從而減小了粒度，並因此減小了預測任務的複雜度。

• DeepFix 可以迭代式修復一個程序中的多個錯誤。

• oracle 被用於跟蹤進展以及防止出現沒有幫助或任意的改變。

• DeepFix 的修復策略是相當通用的。比如說，如果我們試圖修復邏輯錯誤，我們可以使用一個帶有測試套件（比如 oracle）的測試引擎。如果一個修復導致該程序能通過更多測試，那麼該修復就會被接受。

圖 3：在原始數據集上，錯誤程序中任務的減少

表 2：錯誤類型和對應原因的總結

圖 4：排名前 4 的錯誤信息，以及在原始數據集上修復前後的錯誤信息的數量

圖 5：在原始數據集上每次迭代之後的錯誤信息的數量

圖 6：正確（圓圈）和不正確（三角形）程序的向量表示的 PCA 投影

表 3：種子數據集的固定長度和固定準確度 。

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