第44届软件工程国际会议（ICSE 2022）于2022年5月22日至2022年5月27日在美国宾夕法尼亚州匹兹堡亲自举行。在这里，我们总结了我们在会议上观察到的软件工程和测试领域的研究主题以及研究方向。
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随着各种公开的AI伦理原则的共识，差距仍然可以随时采用设计和开发负责任的AI系统。我们研究了来自澳大利亚国家科学研究机构（CSIRO）的研究人员和工程师的实践和经验，他们参与设计和开发AI系统的一系列目的。半结构化访谈用于检查参与者的做法如何与澳大利亚政府提出的一套高级AI伦理原则涉及并对齐。原则包括：隐私保护和安全，可靠性和安全性，透明度和解释性，公平性，竞争性，责任，人以人为本的价值观和人类，社会与环境福祉。研究了研究人员和工程师的见解以及在原则的实际应用中为它们提供的挑战。最后，提供了一系列组织响应，以支持实施高级AI道德原则。
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The introductory programming sequence has been the focus of much research in computing education. The recent advent of several viable and freely-available AI-driven code generation tools present several immediate opportunities and challenges in this domain. In this position paper we argue that the community needs to act quickly in deciding what possible opportunities can and should be leveraged and how, while also working on how to overcome or otherwise mitigate the possible challenges. Assuming that the effectiveness and proliferation of these tools will continue to progress rapidly, without quick, deliberate, and concerted efforts, educators will lose advantage in helping shape what opportunities come to be, and what challenges will endure. With this paper we aim to seed this discussion within the computing education community.
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如今，由于最近在人工智能（AI）和机器学习（ML）中的近期突破，因此，智能系统和服务越来越受欢迎。然而，机器学习不仅满足软件工程，不仅具有有希望的潜力，而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力，但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外，目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来，以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中，我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者（以不同的技能，经验和应用领域）获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题，以改善工程过程和基于ML的申请的质量。
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在各个域中应用机器学习（ML）的快速升级导致更多关注ML组件的质量。然后，旨在提高ML组件质量并安全地将其集成到基于ML的系统中的技术和工具的增长。尽管这些工具中的大多数都使用Bugs的生命周期，但没有标准的错误来评估其性能，比较它们并讨论其优势和弱点。在这项研究中，我们首先研究了基于ML的系统中错误的可重复性和可验证性，并显示了每个错误的最重要因素。然后，我们探索在基于ML的软件系统中生成错误基准的挑战，并提供一个错误基准缺陷4ML，该缺陷4ML满足标准基准的所有标准，即相关性，可重复性，公平性，可验证性和可用性。该故障负载基准测试包含ML开发人员在GitHub和堆栈溢出上报告的113个错误，使用两个最受欢迎的ML框架：TensorFlow和Keras。缺陷4ML还解决了基于ML的软件系统软件可靠性工程的重要挑战，例如：1）框架的快速变化，通过为不同版本的框架提供各种错误，2）代码便携性，通过在不同的ML框架中提供相似的错误，3 ）错误可重复性，通过提供有关所需依赖关系和数据的完整信息，以及4）通过介绍指向错误的起源的链接来提供有关所需依赖性和数据的完整信息。基于ML的系统从业人员和研究人员可以评估其测试工具和技术的缺陷4ML。
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过去十年已经看到人工智能（AI）的显着进展，这导致了用于解决各种问题的算法。然而，通过增加模型复杂性并采用缺乏透明度的黑匣子AI模型来满足这种成功。为了响应这种需求，已经提出了说明的AI（Xai）以使AI更透明，从而提高关键结构域中的AI。虽然有几个关于Xai主题的Xai主题的评论，但在Xai中发现了挑战和潜在的研究方向，这些挑战和研究方向被分散。因此，本研究为Xai组织的挑战和未来的研究方向提出了系统的挑战和未来研究方向：（1）基于机器学习生命周期的Xai挑战和研究方向，基于机器的挑战和研究方向阶段：设计，开发和部署。我们认为，我们的META调查通过为XAI地区的未来探索指导提供了XAI文学。
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大型语言模型，例如OpenAI的法典和DeepMind的字母，可以生成代码来解决以自然语言表达的各种问题。这项技术已经在至少一项广泛使用的编程编辑器扩展程序中进行了商业化：Github Copilot。在本文中，我们探讨了具有大型语言模型（LLM辅助编程）的编程与程序员协助的先前概念化相似，并且与众不同。我们借鉴了公开可用的经验报告，有关LLM辅助编程以及先前的可用性和设计研究。我们发现，尽管LLM辅助编程通过搜索和重用分享了一些编译，配对编程和编程的属性，但技术可能性和实践经验都存在根本差异。因此，应该将LLM辅助编程视为具有自己独特的属性和挑战的新方法。最后，我们借鉴了用户研究的观察结果，在该观察中，非专家最终用户程序员使用LLM辅助工具来求解电子表格中的数据任务。我们讨论可能出现的问题，并在将大型语言模型应用于最终用户编程时，尤其是对于几乎没有编程专业知识的用户。
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在这项工作中，我们向阿姆斯特丹大学的人工智能（_MACE-AI）的技术，研究生，保密性和透明度的技术，审查，保密性和透明度的设置，它通过再现性的镜头教导了概念。该课程的焦点是基于从顶级AI会议的现有事实-AI算法的基础项目，并撰写关于他们的经历的报告。在课程的第一次迭代中，我们创建了一个具有来自组项目的代码实现的开源存储库。在第二次迭代中，我们鼓励学生将他们的小组项目提交给机器学习再现性挑战，这导致了我们课程所接受的9个报告。我们反映了我们在两个学年课程教学的经验，其中一年恰逢全球大流行，并通过研究生级AI计划的可重复性提出了教学局面的指导。我们希望这可以成为教师在未来在其大学建立类似课程的有用资源。
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由于算法预测对人类的影响增加，模型解释性已成为机器学习（ML）的重要问题。解释不仅可以帮助用户了解为什么ML模型做出某些预测，还可以帮助用户了解这些预测如何更改。在本论文中，我们研究了从三个有利位置的ML模型的解释性：算法，用户和教学法，并为解释性问题贡献了一些新颖的解决方案。
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机器学习（ML）系统的开发和部署可以用现代工具轻松执行，但该过程通常是匆忙和意思是结束的。缺乏勤奋会导致技术债务，范围蠕变和未对准的目标，模型滥用和失败，以及昂贵的后果。另一方面，工程系统遵循明确定义的流程和测试标准，以简化高质量，可靠的结果的开发。极端是航天器系统，其中关键任务措施和鲁棒性在开发过程中根深蒂固。借鉴航天器工程和ML的经验（通过域名通过产品的研究），我们开发了一种经过验证的机器学习开发和部署的系统工程方法。我们的“机器学习技术准备水平”（MLTRL）框架定义了一个原则的过程，以确保强大，可靠和负责的系统，同时为ML工作流程流线型，包括来自传统软件工程的关键区别。 MLTRL甚至更多，MLTRL为跨团队和组织的人们定义了一个人工智能和机器学习技术的人员。在这里，我们描述了通过生产化和部署在医学诊断，消费者计算机视觉，卫星图像和粒子物理学等领域，以通过生产和部署在基本研究中开发ML方法的几个现实世界使用情况的框架和阐明。
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In this chapter, we review and discuss the transformation of AI technology in HCI/UX work and assess how AI technology will change how we do the work. We first discuss how AI can be used to enhance the result of user research and design evaluation. We then discuss how AI technology can be used to enhance HCI/UX design. Finally, we discuss how AI-enabled capabilities can improve UX when users interact with computing systems, applications, and services.
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组织依靠机器学习工程师（MLE）来操作ML，即部署和维护生产中的ML管道。操作ML或MLOP的过程包括（i）数据收集和标记的连续循环，（ii）实验以改善ML性能，（iii）在多阶段部署过程中评估，以及（iv）监视（iv）性能下降。当一起考虑这些责任似乎令人震惊 - 任何人如何进行MLOP，没有解决的挑战，对工具制造商有什么影响？我们对在包括聊天机器人，自动驾驶汽车和金融在内的许多应用程序中工作的18个MLE进行了半结构化的民族志访谈。我们的访谈暴露了三个变量，这些变量控制了生产ML部署的成功：速度，验证和版本。我们总结了成功实验，部署和维持生产绩效的共同实践。最后，我们讨论了受访者的痛点和反图案，对工具设计产生了影响。
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随着全球人口越来越多的人口驱动世界各地的快速城市化，有很大的需要蓄意审议值得生活的未来。特别是，随着现代智能城市拥抱越来越多的数据驱动的人工智能服务，值得记住技术可以促进繁荣，福祉，城市居住能力或社会正义，而是只有当它具有正确的模拟补充时（例如竭尽全力，成熟机构，负责任治理）;这些智能城市的最终目标是促进和提高人类福利和社会繁荣。研究人员表明，各种技术商业模式和特征实际上可以有助于极端主义，极化，错误信息和互联网成瘾等社会问题。鉴于这些观察，解决了确保了诸如未来城市技术基岩的安全，安全和可解释性的哲学和道德问题，以为未来城市的技术基岩具有至关重要的。在全球范围内，有能够更加人性化和以人为本的技术。在本文中，我们分析和探索了在人以人为本的应用中成功部署AI的安全，鲁棒性，可解释性和道德（数据和算法）挑战的关键挑战，特别强调这些概念/挑战的融合。我们对这些关键挑战提供了对现有文献的详细审查，并分析了这些挑战中的一个可能导致他人的挑战方式或帮助解决其他挑战。本文还建议了这些域的当前限制，陷阱和未来研究方向，以及如何填补当前的空白并导致更好的解决方案。我们认为，这种严谨的分析将为域名的未来研究提供基准。
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虽然AI有利于人类，但如果没有适当发展，它也可能会损害人类。 HCI工作的重点是从与非AI计算系统的传统人类交互转换，以与AI系统交互。我们在HCI视角下开展了高级文献综述，对当前工作的整体分析。我们的审核和分析突出了AI技术引入的新变更以及HCI专业人员在AI系统开发中应用人以人为本的AI（HCAI）方法时，新挑战的新挑战。我们还确定了与AI系统人类互动的七个主要问题，其中HCI专业人员在开发非AI计算系统时没有遇到。为了进一步实现HCAI方法的实施，我们确定了与特定的HCAI驱动的设计目标相关的新的HCI机会，以指导HCI专业人员解决这些新问题。最后，我们对当前HCI方法的评估显示了这些方法支持开发AI系统的局限性。我们提出了可以帮助克服这些局限性的替代方法，并有效帮助HCI专业人员将HCAI方法应用于AI系统的发展。我们还为HCI专业人员提供战略建议，以有效影响利用HCAI方法的AI系统的发展，最终发展HCAI系统。
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机器学习（ML）研究出版物通常在GitHub上提供开源实现，使他们的受众可以复制，验证甚至扩展机器学习算法，数据集和元数据。但是，到目前为止，关于此类ML研究存储库的协作活动程度知之甚少，特别是（1）此类存储库从叉子获得贡献的程度，（2）此类贡献的性质（即类型，变化），以及（3）变更的性质，这些变化未归还给叉子，这可能代表了错过的机会。在本文中，我们对1,346毫升研究存储库及其67,369叉进行了验证，无论是定量还是定性（通过Hindle等人的构建代码更改的开创性分类法）。我们发现，尽管ML研究存储库是大量分叉的，但只有9％的叉子对叉子存储库进行了修改。后者的42％发送给家长存储库的更改，其中一半（52％）被父家存储库接受。我们对539个贡献的定性分析和378个本地（仅叉）变化，扩展了Hindle等人的分类法，其中一个与ML（数据）相关的新顶级变更类别和15个新的子类别，包括9个ML--特定的（输入数据，输出数据，程序数据，共享，变更评估，参数调整，性能，预处理，模型培训）。虽然没有由叉子造成的更改主要是涉及域特定于域的定制和本地实验（例如，参数调整），但原点ML存储库确实错过了不可忽视的15.4％文档更改的13.6％的功能更改，而功能更改的13.6％和11.4％的错误修复更改。本文中的发现将对从业者，研究人员，工具匠和教育者有用。
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负责任的AI被广泛认为是我们时代最大的科学挑战之一，也是释放AI市场并增加采用率的关键。为了应对负责任的AI挑战，最近已经发布了许多AI伦理原则框架，AI系统应该符合这些框架。但是，没有进一步的最佳实践指导，从业者除了真实性之外没有什么。同样，在算法级别而不是系统级的算法上进行了重大努力，主要集中于数学无关的道德原则（例如隐私和公平）的一部分。然而，道德问题在开发生命周期的任何步骤中都可能发生，从而超过AI算法和模型以外的系统的许多AI，非AI和数据组件。为了从系统的角度操作负责任的AI，在本文中，我们采用了一种面向模式的方法，并根据系统的多媒体文献综述（MLR）的结果提出了负责任的AI模式目录。与其呆在道德原则层面或算法层面上，我们专注于AI系统利益相关者可以在实践中采取的模式，以确保开发的AI系统在整个治理和工程生命周期中负责。负责的AI模式编目将模式分为三组：多层次治理模式，可信赖的过程模式和负责任的逐设计产品模式。这些模式为利益相关者实施负责任的AI提供了系统性和可行的指导。
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深度学习（DL）框架现在被广泛使用，简化了复杂模型的创建以及它们对各种应用的集成甚至到非DL专家。但是，就像任何其他程序一样，他们容易发生错误。本文与命名静默错误的错误分类：它们会导致错误的行为，但它们不会导致系统崩溃或挂起，也不会向用户显示错误消息。这种错误在DL应用程序和框架中更危险，因为系统的“黑匣子”和系统的随机性质（最终用户无法理解模型如何做出决定）。本文介绍了Keras和Tensorflow Silent错误的第一个实证研究，以及它们对用户节目的影响。从Tensorflow Github存储库中提取与KERA相关的封闭问题。在我们收集的1,168个问题中，77个影响了影响用户程序的可重复静音错误。我们根据“用户程序的影响”和“发生问题”的“发生问题的组件”归类错误。然后，我们根据用户程序的影响，我们为每个问题派生威胁级别。为了评估所确定的类别和影响规模的相关性，我们使用103个DL开发人员进行了在线调查。参与者普遍同意DL库中静音错误的重大影响，并承认了我们的研究结果（即，沉默错误的类别和拟议的影响量表）。最后，利用我们的分析，我们提供了一套指导方针，以促进对DL框架中的这些错误的保护。
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鉴于HEP研究的核心，数据科学（DS）和机器学习（ML）在高能量物理学（HEP）中的作用增长良好和相关。此外，利用物理数据固有的对称性激发了物理信息的ML作为计算机科学研究的充满活力的子场。 HEP研究人员从广泛使用的材料中受益匪浅，可用于教育，培训和劳动力开发。他们还为这些材料做出了贡献，并为DS/ML相关的字段提供软件。物理部门越来越多地在DS，ML和物理学的交集上提供课程，通常使用HEP研究人员开发的课程，并涉及HEP中使用的开放软件和数据。在这份白皮书中，我们探讨了HEP研究与DS/ML教育之间的协同作用，讨论了此交叉路口的机会和挑战，并提出了将是互惠互利的社区活动。
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尽管机器人学课程在高等教育方面已建立，但这些课程通常专注于理论，有时缺乏对开发，部署和将软件应用于真实硬件的技术的系统覆盖。此外，大多数用于机器人教学的硬件平台是针对中学水平的年轻学生的低级玩具。为了解决这一差距，开发了一个自动驾驶汽车硬件平台，称为第1 f1 f1tth，用于教授自动驾驶系统。本文介绍了以“赛车”和替换考试的竞赛为主题的各种教育水平教学模块和软件堆栈。第1辆车提供了一个模块化硬件平台及其相关软件，用于教授自动驾驶算法的基础知识。从基本的反应方法到高级计划算法，教学模块通过使用第1辆车的自动驾驶来增强学生的计算思维。第1辆汽车填补了研究平台和低端玩具车之间的空白，并提供了学习自主系统中主题的动手经验。多年的四所大学为他们的学期本科和研究生课程采用了教学模块。学生反馈用于分析第1个平台的有效性。超过80％的学生强烈同意，硬件平台和模块大大激发了他们的学习，而超过70％的学生强烈同意，硬件增强了他们对学科的理解。调查结果表明，超过80％的学生强烈同意竞争激励他们参加课程。
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背景信息：在过去几年中，机器学习（ML）一直是许多创新的核心。然而，包括在所谓的“安全关键”系统中，例如汽车或航空的系统已经被证明是非常具有挑战性的，因为ML的范式转变为ML带来完全改变传统认证方法。目的：本文旨在阐明与ML为基础的安全关键系统认证有关的挑战，以及文献中提出的解决方案，以解决它们，回答问题的问题如何证明基于机器学习的安全关键系统？'方法：我们开展2015年至2020年至2020年之间发布的研究论文的系统文献综述（SLR），涵盖了与ML系统认证有关的主题。总共确定了217篇论文涵盖了主题，被认为是ML认证的主要支柱：鲁棒性，不确定性，解释性，验证，安全强化学习和直接认证。我们分析了每个子场的主要趋势和问题，并提取了提取的论文的总结。结果：单反结果突出了社区对该主题的热情，以及在数据集和模型类型方面缺乏多样性。它还强调需要进一步发展学术界和行业之间的联系，以加深域名研究。最后，它还说明了必须在上面提到的主要支柱之间建立连接的必要性，这些主要柱主要主要研究。结论：我们强调了目前部署的努力，以实现ML基于ML的软件系统，并讨论了一些未来的研究方向。
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