面向理解的软件错误定位方法:状态转移概率推理建模

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61202092
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0203.软件理论、软件工程与服务
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

It is difficult to understand the software errors by using existing software fault localization methods. To solve this problem, a comprehension oriented software fault localization method is proposed by integrating the theories and techniques of program analysis, model reasoning, statistics,and optimization. Test case selection, fault localization, and fault comprehension, are integrated into a uniform framework. Firstly, two criteria "test case prioritization by similarity of failure statement coverage vector", "test case selection by equivalent failure execution coverage division" are defined, and a test case selection model is created based on these criteria. Thus test cases which can improve the effectiveness of the fault localization are selected. Next, a software fault localization model, i.e. lightweight state transition probability reasoning model, is built. During this process, dynamic data dependence is derived by analyzing the static data dependence of the program and the dynamic control dependence of the successful test case executions, program states are abstracted, and state transition probabilities along the control flow and data flow are computed. As a result, this model sufficiently analyzes the exection state transitions and the interactions between program statements. Finally, a software fault comprehension overview is defined. Failure related control dependence and data dependence, values of failure execution, and expected states as well as expressions of the suspicious program point are analyzed to assist developers to understand the cause of software failure. This project lays a theoretical foundation for automatic software debugging and software reliability enhancement.
针对已有错误定位方法难于理解软件错误等问题,综合运用程序分析、模型推理、统计、优化算法等理论与技术,提出面向理解的软件错误定位方法,将测试用例优选、错误定位、理解有机结合:首先,定义"失效语句覆盖向量相似度优先排序"和"失效执行覆盖等价划分优化选择"准则,在此基础上建立测试用例优选模型,选择有利于提高错误定位有效性的测试用例;然后,定义并构建软件错误定位模型-轻量级的状态转移概率推理模型,解析程序静态信息和成功测试用例执行时的动态控制依赖,推导动态数据依赖,抽象程序状态并统计其沿控制流及数据流转移的概率,从而充分分析程序执行状态转移及语句间的相互影响,有效定位缺陷,并为软件错误理解奠定基础;最后,定义软件错误理解全景视图,建模推导失效相关的控制依赖及数据依赖、失效执行数据、可疑程序点的期望状态和表达式,辅助开发人员理解软件失效的产生原因。为软件自动化调试、增强软件可靠性奠定理论基础。

结项摘要

针对已有错误定位方法难于理解软件错误等问题,综合运用程序分析、模型推理、统计、优化算法等理论与技术,提出面向理解的软件错误定位方法,将测试用例选择、错误定位、理解有机结合,为软件自动化调试提供一种新思路。项目组发表研究论文15篇,其中SCI国际期刊3篇,一级学报4篇,EI国际会议3篇,核心期刊5篇;获国家发明专利2项。取得的主要研究成果如下。(1)提出面向有效错误定位的测试用例优选方法,突破已有方法在提高错误定位有效性方面的局限性。定义了“失效语句覆盖向量相似度优先排序”准则和“失效执行覆盖等价划分优化选择”准则,并基于这两条准则建立测试用例优选模型,解决适于错误定位的测试用例的选择问题,提高错误定位的有效性。(2)定义并构建了一种新的软件错误定位模型——轻量级的状态转移概率推理模型,解决有效定位软件缺陷并为软件错误理解奠定基础的问题。针对已有的模型检查错误定位方法建立系统模型复杂度高,覆盖分析方法缺少对程序执行状态的描述、忽略了程序感染状态的传播等问题,利用程序的静态信息和成功测试用例执行时的动态控制依赖,推导动态数据依赖,降低计算复杂度,在此基础上抽象程序状态、统计分析其沿控制流及数据流转移的概率。不但充分分析程序的执行状态转移及程序元素间的相互影响,有效定位软件缺陷,还为软件错误理解提供充分的程序语义及执行状态信息。(3)针对已有错误定位方法缺少对失效产生原因的分析及解释的问题,定义了软件错误理解全景视图,并建模推导失效相关的控制及数据依赖上下文、失效执行路径上的值、可疑程序点的期望状态和期望表达式,从而辅助开发人员理解软件错误,使其有效地发现、应用及验证软件缺陷修正方法。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
失效上下文统计分析的软件故障定位方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王克朝;王甜甜;任向民;贾宗福
  • 通讯作者:
    贾宗福
虚拟时间及其在数据竞争检测中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    禹振;苏小红;王甜甜;马培军
  • 通讯作者:
    马培军
State dependency probabilistic model for fault localization
故障定位的状态依赖概率模型
  • DOI:
    10.1016/j.infsof.2014.05.022
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Information and Software Technology
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Su, Xiaohong;Wang, Tiantian;Ma, Peijun;Yu, Wang
  • 通讯作者:
    Yu, Wang
并发缺陷暴露、检测与规避研究综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    计算机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏小红;禹 振;王甜甜;马培军
  • 通讯作者:
    马培军
A test-suite reduction approach to improving fault-localization effectiveness
一种提高故障定位有效性的测试套件缩减方法
  • DOI:
    10.1016/j.cl.2013.04.001
  • 发表时间:
    2013-10
  • 期刊:
    Computer Languages, Systems and Structures
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gong D;an;Wang Tiantian;Su Xiaohong;Ma Peijun
  • 通讯作者:
    Ma Peijun

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其他文献

三种典型固沙灌木的降雨再分配特征
  • DOI:
    10.13448/j.cnki.jalre.2021.220
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王甜甜;朱林;赵学琳;兰艳
  • 通讯作者:
    兰艳
考虑新能源消纳的电采暖集群多功率级控制策略研究
  • DOI:
    10.19783/j.cnki.pspc.210872
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    电力系统保护与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨玉龙;王甜甜;陈祥;金荣
  • 通讯作者:
    金荣
依降钙素对骨质疏松-骨关节炎大鼠的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国矫形外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙光华;廖源;彭婷;罗敷;黄夏荣;宁鹏云;邓程远;王甜甜;肖豪;廖瑛
  • 通讯作者:
    廖瑛
镍及其螯合物对餐厨垃圾厌氧发酵影响的试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    能源环境保护
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓岳鹏;张锺一;康晓荣;王甜甜;刘亚利
  • 通讯作者:
    刘亚利
依降钙素干预膝骨关节炎模型大鼠软骨下骨的变化
  • DOI:
    10.3969/j.issn.2095-4344.2433
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国组织工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    伍琦;廖瑛;孙光华;周桂娟;廖源;刘静;钟培瑞;成果;邓程远;王甜甜
  • 通讯作者:
    王甜甜

其他文献

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AI技术路线图

王甜甜的其他基金

人机协同的智能在线程序设计指导
  • 批准号:
    61977020
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    51 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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