由摩尔定律驱动的计算系统性能的改善已改变了社会。由于这种硬件驱动的收益放缓，对于软件开发人员而言，专注于开发过程中的性能和效率变得更加重要。尽管几项研究表明了这种提高的代码效率的潜力（例如，与硬件相比，2倍更好的世代改进），但在实践中解锁这些收益是充满挑战的。关于算法复杂性以及硬件编码模式的相互作用的推理对于普通程序员来说可能是具有挑战性的，尤其是当与围绕开发速度和多人发展的务实约束结合使用时。本文旨在解决这个问题。我们分析了Google Code JAM竞争中的大型竞争编程数据集，并发现有效的代码确实很少见，中位数和第90％的解决方案之间的运行时间差异为2倍。我们建议使用机器学习以提示的形式自动提供规范反馈，以指导程序员编写高性能代码。为了自动从数据集中学习这些提示，我们提出了一种新颖的离散变异自动编码器，其中每个离散的潜在变量代表了不同的代码编辑类别，从而提高了性能。我们表明，此方法代表代码效率的多模式空间比序列到序列基线更好地编辑，并生成更有效的解决方案的分布。

源代码存储库由大型代码库组成，通常包含容易发生的程序。软件的复杂性日益增加导致时间和识别这些缺陷的时间和成本急剧上升。存在各种方法可以自动生成错误代码的修复程序。但是，由于特定错误的可能解决方案的组合空间很大，因此没有很多工具和数据集可以有效地评估生成的代码。在这项工作中，我们介绍了FixeVal，这是一个基准，其中包括竞争性编程问题及其各自修复程序的基准。我们引入了丰富的测试套件，以评估和评估模型生成程序修复的正确性。我们将两种在编程语言上鉴定的变压器语言模型视为我们的基准，并使用基于匹配和基于执行的评估指标对其进行比较。我们的实验表明，基于匹配的指标不能准确反映模型生成的程序修复，而基于执行的方法通过专门为该解决方案设计的所有情况和场景评估程序。因此，我们认为FixeVal提供了朝着实际自动错误修复和模型生成的代码评估的步骤。

源代码的最先进的神经模型倾向于在代码的生成时进行评估，并且通常在长地平任务中的产生，例如整个方法体的产生。我们建议使用静态程序分析仪的弱监督来解决这一缺陷。我们的神经统计方法允许深入的生成模型来象征地计算它已经生成的代码中的静态分析工具，长距离语义关系。在培训期间，该模型观察这些关系，并学习生成条件上的程序。考虑到包含该方法的类的剩余部分，我们将我们的方法应用于生成整个Java方法的问题。我们的实验表明，该方法显着地优于最先进的变换器和模型，明确试图在制作程序中没有基本语义错误的程序以及在句法匹配地面真理方面来学习此任务的模型。

程序合成或代码生成旨在生成满足问题规范的程序。使用大规模预处理的语言模型（LMS）的最新方法显示出令人鼓舞的结果，但它们有一些关键的局限性。特别是，他们经常遵循标准监督的微调程序，仅从对自然语言问题描述和基础真相计划对培训代码生成模型。这种范式在很大程度上忽略了问题规范中的一些重要但潜在的信号，例如单位测试，因此在求解复杂的看不见的编码任务时通常会导致性能差。为了解决这些局限性，我们提出了“ Coderl”，这是通过验证的LMS和深入强化学习（RL）实现程序合成任务的新框架。具体而言，在培训期间，我们将代码生成的LM视为参与者网络，并引入批评网络，该网络经过培训，以预测生成的程序的功能正确性，并为演员提供密集的反馈信号。在推理期间，我们引入了一种新一代程序，具有关键的抽样策略，该过程允许模型根据示例单位测试和评论家分数的反馈自动重新生成程序。对于模型骨架，我们扩展了Codet5的编码器架构，具有增强的学习目标，更大的模型大小和更好的预处理数据。我们的方法不仅在具有挑战性的应用程序基准上实现了新的SOTA结果，而且还显示出强大的零弹性传输能力，并在简单的MBPP基准上具有新的SOTA结果。

The problem of reversing the compilation process, decompilation, is an important tool in reverse engineering of computer software. Recently, researchers have proposed using techniques from neural machine translation to automate the process in decompilation. Although such techniques hold the promise of targeting a wider range of source and assembly languages, to date they have primarily targeted C code. In this paper we argue that existing neural decompilers have achieved higher accuracy at the cost of requiring language-specific domain knowledge such as tokenizers and parsers to build an abstract syntax tree (AST) for the source language, which increases the overhead of supporting new languages. We explore a different tradeoff that, to the extent possible, treats the assembly and source languages as plain text, and show that this allows us to build a decompiler that is easily retargetable to new languages. We evaluate our prototype decompiler, Beyond The C (BTC), on Go, Fortran, OCaml, and C, and examine the impact of parameters such as tokenization and training data selection on the quality of decompilation, finding that it achieves comparable decompilation results to prior work in neural decompilation with significantly less domain knowledge. We will release our training data, trained decompilation models, and code to help encourage future research into language-agnostic decompilation.

大型预先训练的语言模型可以在可以在一个可以“单通”中的任务上进行非常好，例如生成现实文本或合成计算机程序。但是，他们与需要无限的多步计算的任务斗争，例如添加整数或执行程序。令人惊讶的是，我们发现这些相同的模型能够执行复杂的多步计算 - 即使在少量射门中，当被要求执行操作“一步一步”时，表示中间计算的结果。特别是，我们通过询问它们将中间计算步骤发出到“ScratchPad”来执行变压器来执行多步计算。在一系列越来越复杂的任务范围内，从加入任意程序的执行范围，我们表明Scratchpads显着提高了语言模型执行多步计算的能力。

源代码的预训练的生成语言模型（例如PLBART，CODET5，SPT-CODE）在过去几年中对多个任务（包括代码生成和翻译）产生了强劲的结果。这些模型采用了不同的训练前目标，以自我监督的方式从非常大规模的语料库中学习代码构建的统计数据。预训练模型的成功很大程度上取决于这些预训练的目标。本文提出了一个新的预训练目标，即“归化”源代码，利用代码的双峰，双通道（正式和自然渠道）性质。与自然语言不同，代码的双峰，双通道的性质使我们能够大规模生成语义上等效的代码。我们介绍了六类的语义保存转换，以引入非自然的代码形式，然后强迫我们的模型制作开发人员编写的更自然的原创程序。学习在没有明确的手动监督的情况下，通过大型的开源代码来生成等效但更自然的代码，有助于模型学习摄入和生成代码。我们将模型在三个生成软件工程任务中微调：代码生成，代码翻译和代码改进，具有有限的人类策划标记数据并实现最先进的性能与CODET5。我们表明，我们的预训练模型在零射门和少数学习方面特别有竞争力，并且在学习代码属性（例如语法，数据流）方面更好。

我们提出了Pangu-Coder，这是一种仅预读的解码器语言模型，该模型采用pangu-alpha架构进行文本到代码生成，即给定自然语言问题描述的编程语言解决方案的合成。我们使用两阶段策略训练Pangu-Coder：第一阶段采用因果语言建模（CLM）来预先培训原始编程语言数据，而第二阶段则使用因果语言建模和掩盖语言建模（MLM）的组合培训目标，专注于文本到代码生成的下游任务，并培训松散的自然语言程序定义和代码功能。最后，我们讨论了pangu-coder-ft，该pander the是通过竞争性编程问题和代码与持续集成测试的结合进行了微调的。我们评估了pangu-coder，重点是它是否生成功能上正确的程序，并证明它在参加较小的上下文窗口和较少的数据培训的同时，它比诸如Codex之类的类似大小的模型（例如Codex）实现等效性或更好的性能。

变量名称对于传达预期的程序行为至关重要。基于机器学习的程序分析方法使用变量名称表示广泛的任务，例如建议新的变量名称和错误检测。理想情况下，这些方法可以捕获句法相似性的名称之间的语义关系，例如，名称平均和均值的事实是相似的。不幸的是，以前的工作发现，即使是先前的最佳的表示方法主要是捕获相关性（是否有两个变量始终链接），而不是相似性（是否具有相同的含义）。我们提出了VarCLR，一种用于学习变量名称的语义表示的新方法，这些方法有效地捕获了这种更严格的意义上的可变相似性。我们观察到这个问题是对比学习的优秀契合，旨在最小化明确类似的输入之间的距离，同时最大化不同输入之间的距离。这需要标记的培训数据，因此我们构建了一种新颖的弱监督的变量重命名数据集，从GitHub编辑开采。我们表明VarCLR能够有效地应用BERT等复杂的通用语言模型，以变为变量名称表示，因此也是与变量名称相似性搜索或拼写校正等相关的下游任务。 varclr产生模型，显着越优于idbench的最先进的现有基准，明确地捕获可变相似度（与相关性不同）。最后，我们贡献了所有数据，代码和预先训练模型的版本，旨在为现有或未来程序分析中使用的可变表示提供的可变表示的替代品。

大型语言模型已经证明了能够在自然语言和编程语言文本上进行条件和生成的能力。这样的模型打开了多语言代码生成的可能性：代码生成模型是否可以将知识从一种语言推广到另一种语言？尽管当代代码生成模型可以生成语义上正确的Python代码，但对它们使用其他语言的能力知之甚少。我们通过提出Multipl-E来促进该主题的探索，这是自然语言到代码生成的第一个多语言平行基准。 Multipl-E扩展了HumaneVal基准（Chen等，2021），以支持另外18种编程语言，涵盖了一系列编程范式和受欢迎程度。我们在Multipl-E：Codex和Incoder上评估了两个最先进的代码生成模型。我们发现，在几种语言上，法典匹配，甚至超过了其在Python上的性能。在多型E中表示的编程语言范围使我们能够探索语言频率和语言功能对模型性能的影响。最后，将代码生成基准分配给新编程语言的多重方法既可扩展又可扩展。我们描述了一种通用方法，可以轻松地增加对新基准和语言的支持。

我们介绍了一种称为编程拼图的新型编程挑战，作为方案合成的客观和全面评估，并释放Python编程拼图的开源数据集（P3）。每个拼图由短Python程序$ F $定义，目标是找到一个使$ F $返回true的输入。谜题是目的，因为每个人都由其验证者$ F $的源代码完全指定，因此评估为测试候选解决方案所需的$ F $。它们不需要答案密钥或输入/输出示例，也不依赖于自然语言理解。该数据集是全面的，因为它跨越一系列困难和域的问题，从琐碎的字符串操纵问题，经典编程谜题（例如，河内塔），用于采访/竞争编程问题（例如，动态编程），在算法和数学中的长期开放问题（例如，因子）。我们开发基准枚举程序合成，GPT-3和能够解决难题的食盒求解器 - 即使没有访问任何参考解决方案 - 通过从他们自己的过去的解决方案中学习。 Codex表现最佳，解决高达18％的397个测试问题的测试问题，每次尝试和80％的问题占1,000个问题。在一个小的用户学习中，我们发现拼图解决性能和编码体验之间的正相关性，以及人类和AI求解器的难题难度之间。因此，P3的进一步改进可能对许多程序合成区域产生重大影响。

大多数低编码平台的用户，例如Excel和PowerApps，都以特定于域的公式语言编写程序来执行非平凡的任务。用户通常可以编写他们想要的大部分程序，但是引入了一些小错误，这些错误会产生破损的公式。这些错误既可以是句法和语义，也很难让低代码用户识别和修复，即使只能通过一些编辑解决。我们正式化了产生最后一英里维修问题等编辑的问题。为了解决这个问题，我们开发了Lamirage，这是一种最后一英里的维修发动机发电机，结合了符号和神经技术，以低代码公式语言进行最后一英里维修。 Lamirage采用语法和一组特定领域的约束/规则，它们共同近似目标语言，并使用它们来生成可以用该语言修复公式的维修引擎。为了应对本地化错误和对候选维修进行排名的挑战，Lamirage利用神经技术，而它依赖于符号方法来生成候选维修。这种组合使Lamirage可以找到满足提供的语法和约束的维修，然后选择最自然的修复。我们将Lamirage与400个Real Excel和PowerFX公式的最新神经和符号方法进行了比较，其中Lamirage的表现优于所有基线。我们释放这些基准，以鼓励在低代码域中进行后续工作。

协作软件开发是现代软件开发生命周期不可或缺的一部分，这对于大规模软件项目的成功至关重要。当多个开发人员围绕相同的代码进行同时更改时，可能会发生合并冲突。这种冲突停滞不前的请求和连续的集成管道数小时至几天，严重损害了开发人员的生产力。为了解决这个问题，我们介绍了Mergebert，这是一个新型的神经程序合并框架，基于令牌级别的三向差异和变压器编码器模型。通过利用合并冲突决议的受限性质，我们重新制定了将分辨率序列作为分类任务生成的任务，而不是从现实世界合并提交提交数据中提取的一组原始合并模式上进行分类任务。我们的模型可实现合并分辨率合成的63-68％精度，对现有的半结构化的性能提高了近3倍，而对神经程序合并工具的改善为2倍。最后，我们证明Mergebert足够灵活地使用Java，JavaScript，Typescript和C＃编程语言中的源代码文件。为了衡量Mergebert的实际使用，我们进行了一项用户研究，以评估Mergebert的建议，其中25位来自大型OSS项目的开发人员在他们遇到的122场现实世界冲突中进行了研究。结果表明，实际上，Mergebert决议将被接受比自动指标估计的精确度和准确性更高的速率。此外，我们使用参与者的反馈来确定未来改善Mergebert的途径。

Despite recent success in large language model (LLM) reasoning, LLMs still struggle with hierarchical multi-step reasoning like generating complex programs. In these cases, humans often start with a high-level algorithmic design and implement each part gradually. We introduce Parsel, a framework enabling automatic implementation and validation of complex algorithms with code LLMs, based on hierarchical function descriptions in natural language. Parsel can be used across domains requiring hierarchical reasoning, e.g. code synthesis, theorem proving, and robotic planning. We demonstrate Parsel's capabilities by using it to generate complex programs that cannot currently be automatically implemented from one description and backtranslating Python programs in the APPS dataset. Beyond modeling capabilities, Parsel allows problem-solving with high-level algorithmic designs, benefiting both students and professional programmers.

GitHub Copilot，由大规模语言模型Codex提供支持的Visual Studio代码开发环境的扩展，为软件开发人员提供自动程序合成。该模型在深度学习领域中已经广泛研究，然而，与遗传编程的比较尚未以自动编程合成的性能所知。在本文中，我们在标准程序综合基准问题上评估GitHub CopIlot，并将与遗传编程文献中的结果进行比较。此外，我们讨论了两种方法的性能。我们发现，在基准问题上的两种方法的性能非常相似，但与GitHub Copilot相比，基于遗传编程的程序合成方法尚未成熟，以支持实际软件开发中的程序员。遗传编程通常需要大量昂贵的手工标记训练箱，并且需要太多时间来产生解决方案。此外，由遗传编程方法产生的源代码通常是膨胀和难以理解的。对于未来的遗传编程综合的工作，我们建议研究人员，专注于提高执行时间，可读性和可用性。

虽然编程是现代社会中最广泛适用的技能之一，但现代机器学习模型仍然无法对基本问题的解决方案。尽管重要的是，对评估代码生成令人惊讶的是，很少有效，并且难以准确地评估代码生成性能。为了满足这一挑战，我们介绍了一个用于代码生成的基准。与在更受限制的设置中的事先工作不同，我们的基准测试衡量模型采取任意自然语言规范的能力，并生成满意的Python代码。类似于公司如何评估候选软件开发人员，然后我们通过检查测试用例的生成代码来评估模型。我们的基准测试包括10,000个问题，从具有简单的单线解决方案来实现实质性算法挑战。我们在GitHub和我们的培训集上微调大型语言模型，我们发现语法错误的普遍性随着模型的提高而导致呈指数级递减。最近的模型如GPT-Neo可以通过大约20％的介绍性问题的测试用例，因此我们发现机器学习模型现在开始学习如何代码。随着自动代码生成的社会意义在未来几年增加，我们的基准可以提供跟踪进步的重要措施。

自动程序合成是软件工程中的持久梦想。最近，Open AI和Microsoft提出了一种有希望的深度学习（DL）解决方案，称为Copilot，作为工业产品。尽管一些研究评估了副驾驶解决方案的正确性并报告其问题，但需要进行更多的经验评估，以了解开发人员如何有效地受益。在本文中，我们研究了两项不同的编程任务中副标士的功能：（1）为基本算法问题生成（和复制）正确，有效的解决方案，（2）将副副副总裁与人类程序员的建议解决方案与一组人的建议解决方案进行比较编程任务。对于前者，我们评估副铜在解决计算机科学中选定的基本问题（例如对基本数据结构的基本问题）中的性能和功能。在后者中，使用人提供的解决方案的编程问题数据集。结果表明，Copilot能够为几乎所有基本算法问题提供解决方案，但是，某些解决方案是越野车且不可复制的。此外，Copilot在组合多种方法来生成解决方案方面存在一些困难。将副驾驶员与人类进行比较，我们的结果表明，人类溶液的正确比率大于副本的正确比率，​​而副铜产生的越野车解决方案需要更少的努力来维修。尽管本研究和以前的研究中的强调，副柯洛特（Copilot）作为开发人员特别是在高级编程任务中的助手表现出局限性，但它可以为基本编程任务生成初步解决方案。

代码摘要可帮助开发人员理解程序并减少在软件维护过程中推断程序功能的时间。最近的努力诉诸深度学习技术，例如序列到序列模型，以生成准确的代码摘要，其中基于变压器的方法已实现了有希望的性能。但是，在此任务域中，有效地将代码结构信息集成到变压器中的情况不足。在本文中，我们提出了一种名为SG-Trans的新方法，将代码结构属性纳入变压器。具体而言，我们将局部符号信息（例如，代码令牌和语句）和全局句法结构（例如，数据流程图）注入变压器的自我发项模块中。为了进一步捕获代码的层次结构特征，局部信息和全局结构旨在分布在下层和变压器高层的注意力头中。广泛的评估表明，SG-trans的表现优于最先进的方法。与表现最佳的基线相比，SG-Trans在流星评分方面仍然可以提高1.4％和2.0％，这是一个广泛用于测量发电质量的度量，分别在两个基准数据集上。

输入 - 输出（IO）示例的程序综合是一项长期挑战。虽然最近的作品在特定于域的语言（DSL）上表现出有限的成功，但将它们应用于现实世界的编程语言，例如C.由于复杂的语法和令牌变化，有三种主要挑战：（1）与许多DSL不同，像C如语言的程序需要首先编译，并且不会通过解释器执行; （2）程序搜索空间在编程语言的语法和语义变得更加复杂时呈指数增长; （3）收集实际计划的大规模数据集是非微不足道的。作为解决这些挑战的第一步，我们提出了Lasynth，并在限制-C域中表现出其疗效。更具体地，Lasynth学习潜在的表示，以近似于执行部分生成的程序的执行，即使它们在语法中不完整（寻址（1））。学习的执行显着提高了对现有方法的下一个令牌预测的性能，便于搜索（寻址（2））。最后，一旦接受了随机生成的地面真理计划和IO对，Lasynth可以合成更多简明的程序，类似于人为人写的代码。此外，使用这些合成程序再培训我们的模型，对于Karel和C程序合成的样本较少，表明利用学习程序合成器的承诺来提高输入 - 输出程序合成的数据集质量（寻址（3））。在评估程序执行输出是否与IO对匹配时，Lasynth达到55.2％的精度，即用数十个代币生成简单的C代码，包括环和分支，优先表现出没有执行者的现有方法约20％。

在本文中，我们解决了深入学习的软件漏洞自动修复问题。数据驱动漏洞修复的主要问题是已知确认漏洞的少数现有数据集仅由几千例组成。然而，培训深度学习模型通常需要数十万例的例子。在这项工作中，我们利用了错误修复任务和漏洞修复任务的直觉相关，并且可以传输来自错误修复的知识可以传输到修复漏洞。在机器学习界中，这种技术称为转移学习。在本文中，我们提出了一种修复名为Vreepair的安全漏洞的方法，该方法是基于转移学习。 vreepair首先在大型错误修复语料库上培训，然后在漏洞修复数据集上调整，这是一个较小的数量级。在我们的实验中，我们表明，仅在错误修复语料库上培训的模型可能已经修复了一些漏洞。然后，我们证明转移学习改善了修复易受攻击的C功能的能力。我们还表明，转移学习模型比具有去噪任务训练的模型更好，并在漏洞固定任务上进行微调。总而言之，本文表明，与在小型数据集上的学习相比，转移学习适用于修复C中的安全漏洞。