面向运行环境依赖缺陷的软件自动化调试技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61772055
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    郑征
  • 依托单位：
    北京航空航天大学
  • 学科分类：
    F0203.软件理论、软件工程与服务
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Software debugging is the process of exploring the root of software faults and seeking their mitigation techniques. It is an important way to detect and fix software faults. With the expanding of the software applications on the breadth and depth, the scale of the software systems is increasing and the interactions between software applications and execution environments act more frequently, resulting in the increasing proportions of execution environment dependent bugs. Due to the complexity of the debugging information, the environment dependence and the transient nature of the bugs, the existing software debugging techniques can not be well applied. On the three characteristics of environment dependent bugs, this project mainly focuses on the following three research aspects: execution environment dependent fault mechanisms, software and its execution environment modeling and analysis, and the key techniques of software debugging. The fruits of the research will contribute to the qualitative and quantitative analysis of the impact of the execution environment on software applications, while improving the debugging efficiency caused by environment dependent bugs. It can also contribute to the emergence and development of the environment dependence related research.
软件调试是探索软件缺陷的根源并寻求其解决方案的过程，是检测及修正软件错误的重要手段及方法。随着软件应用层面上广度和深度的拓展，软件系统规模也不断扩大，应用软件与运行环境之间的交互越来越频繁，导致运行环境依赖缺陷的比例越来越高。由于这类缺陷所具有的调试信息复杂性、环境依赖性和暂态性等特点，现有的软件调试技术不能很好的适用。围绕环境依赖缺陷的三个特点，本课题展开运行环境依赖软件缺陷机理研究、软件运行环境建模与分析、运行环境依赖缺陷自动化调试关键技术三个方面共六项内容的研究。本项目的研究工作将为定性和定量分析运行环境对软件造成的影响以及提高环境依赖缺陷的调试效率做出贡献，并有助于环境依赖缺陷相关研究方向的产生和发展。

结项摘要

软件调试是探索软件缺陷的根源并寻求其解决方案的过程，是检测及修正软件错误的重要手段及方法。随着软件应用层面上广度和深度的拓展，软件系统规模也不断扩大，应用软件与运行环境之间的交互越来越频繁，导致运行环境依赖缺陷的比例越来越高。由于这类缺陷所具有的调试信息复杂性、环境依赖性和暂态性等特点，现有的软件调试技术不能很好的适用。围绕环境依赖缺陷的三个特点，本课题展开运行环境依赖软件缺陷机理研究、软件运行环境建模与分析、运行环境依赖缺陷自动化调试关键技术三个方面共六项内容的研究。在方法研究的基础上，将部分取得的研究成果进行了工具实现。.通过四年的工作，本项目所取得的主要成果包括：.（1）研究软件缺陷机理，提出了环境依赖缺陷特征学习方法，并对环境依赖缺陷的环境因素进行探究；.（2）从状态建模和结构建模两个角度对软件运行环境进行建模与分析，并定量地研究了基于网络参数的缺陷类型特征；.（3）从环境依赖失效复现方法及环境依赖缺陷定位方法两个角度探究了环境依赖缺陷调试技术；.（4）对部分研究成果进行了工具实现，开发了三个工具，其中一个获得了软件著作权。.相关工作至今为止发表/接收论文共计29篇，其中包括SCIE源期刊目录论文21篇，EI源会议录用论文8篇。在专利方面，本项目相关成果至今为止授权发明专利3项，申请发明专利3项。此外，获得了一项软件著作权。.本项目的研究工作将为定性和定量分析运行环境对软件造成的影响以及提高环境依赖缺陷的调试效率做出贡献，并有助于环境依赖缺陷相关研究方向的产生和发展。

项目成果

期刊论文数量（21）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（8）
专利数量（6）
An Empirical Study of Fault Triggers in the Linux Operating System: An Evolutionary Perspective
Linux 操作系统中故障触发的实证研究：进化视角
  • DOI：
    10.1109/tr.2019.2916204
  • 发表时间：
    2019-12
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Reliability
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Guanping Xiao;Zheng Zheng;Beibei Yin;Kishor S. Trivedi;Xiaoting Du;Kai-Yuan Cai
  • 通讯作者：
    Kai-Yuan Cai
An Empirical Study of Fault Triggers in Deep Learning Frameworks
深度学习框架中故障触发的实证研究
  • DOI：
    10.1109/tdsc.2022.3152239
  • 发表时间：
    2023-07
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Xiaoting Du;Yulei Sui;Zhihao Liu;Jun Ai
  • 通讯作者：
    Jun Ai
Two-Level Rejuvenation for Android Smartphones and Its Optimization
Android智能手机二级回春及其优化
  • DOI：
    10.1109/tr.2018.2881306
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Reliability
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Yu Qiao;Zheng Zheng;Yunyu Fang;Fangyun Qin;Kishor S. Trivedi;Kaiyuan Cai
  • 通讯作者：
    Kaiyuan Cai
Dynamic random testing with test case clustering and distance-based parameter adjustment
具有测试用例聚类和基于距离的参数调整的动态随机测试
  • DOI：
    10.1016/j.infsof.2020.106470
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Information and Software Technology
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    HanyuPei;BeibeiYin;MinXie;Kai-YuanCai
  • 通讯作者：
    Kai-YuanCai
Markov Regenerative Models of WebServers for Their User-Perceived Availability and Bottlenecks
Web 服务器的用户感知可用性和瓶颈的马尔可夫再生模型
  • DOI：
    10.1109/tdsc.2017.2753803
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Zheng Zheng;Kishor S. Trivedi;Nan Wang;Kun Qiu
  • 通讯作者：
    Kun Qiu

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  • 通讯作者：
    郑征

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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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