人工智能（AI）正在顛覆一切，軟件工程也不能幸免。生成式人工智能（AIGC）在編碼、設(shè)計(jì)、測(cè)試和 DevOps 方面的最新展示確實(shí)令人印象深刻，甚至可以說(shuō)令人敬畏。 AIGC是人工智能的一個(gè)分支，專(zhuān)注于創(chuàng)建和生成新的內(nèi)容，如圖像、文本、音頻甚至視頻，這些內(nèi)容很難與人類(lèi)生成的內(nèi)容區(qū)分開(kāi)來(lái)。近幾個(gè)月來(lái)，由于大型語(yǔ)言模型（LLM）的進(jìn)步，以及 OpenAI、Stable Diffusion 和其他大廠的產(chǎn)品發(fā)布，AIGC備受關(guān)注。

雖然很難量化AIGC的準(zhǔn)確傳播范圍，但可以肯定的是，研究人員、開(kāi)發(fā)人員和軟件從業(yè)人員正在積極探索和利用AIGC的各種功能領(lǐng)域，如圖像和文本生成、音樂(lè)和聲音合成、視頻生成、虛擬人物和化身創(chuàng)建以及數(shù)據(jù)增強(qiáng)。 軟件工程是AI革命的一部分，而AIGC可以為軟件開(kāi)發(fā)生命周期（SDLC）的各個(gè)階段帶來(lái)顯著的幫助。

由于軟件有著天生的數(shù)字化特性，軟件工程尤其適合借助AIGC的力量。

具體的工程任務(wù)，如數(shù)值分析和數(shù)據(jù)工程、文檔編制、編碼和質(zhì)量控制，在某種程度上可能是重復(fù)性的；因此，非常適合由訓(xùn)練有素的AI模型提供幫助。其次，復(fù)雜的算法代碼結(jié)構(gòu)適合由AI助手生成。此外，軟件開(kāi)發(fā)人員面臨的許多挑戰(zhàn)可能已經(jīng)解決。因此，對(duì)于訓(xùn)練有素的AI模型來(lái)說(shuō)，代碼模塊已經(jīng)可用，生成整個(gè)函數(shù)或類(lèi)也就變得可行了。

AIGC是增強(qiáng)人類(lèi)能力和加速軟件開(kāi)發(fā)的有力工具。

對(duì)于業(yè)務(wù)依賴(lài)于創(chuàng)建、維護(hù)或銷(xiāo)售軟件的公司來(lái)說(shuō)，使用正確的AIGC工具可以提高開(kāi)發(fā)人員的效率、創(chuàng)造超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的機(jī)會(huì)。企業(yè)可以通過(guò)多種方式利用AIGC工具，包括開(kāi)發(fā)人員的優(yōu)化和和培訓(xùn)的工作，以及為關(guān)鍵工程任務(wù)啟用AIGC工具。 本文將對(duì)AI驅(qū)動(dòng)/輔助軟件工程生態(tài)系統(tǒng)、可用的最新工具、可幫助完成的工程任務(wù)以及應(yīng)避免的注意事項(xiàng)進(jìn)行高屋建瓴的闡述。

1. 當(dāng)前的 SDLC（軟件開(kāi)發(fā)生命周期）

要了解AIGC對(duì)軟件工程的幫助有多大，快速了解一下目前公認(rèn)的敏捷軟件開(kāi)發(fā)生命周期（SDLC）可能會(huì)有所幫助。 經(jīng)典的敏捷軟件開(kāi)發(fā)生命周期（SDLC）以較小的、可操作的、迭代的和增量的周期啟動(dòng)并進(jìn)行演化，直到代碼完全開(kāi)發(fā)、測(cè)試并部署到生產(chǎn)環(huán)境中。同樣，分析、設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試也被分成較小的塊來(lái)執(zhí)行，而 DevOps 則在整個(gè)過(guò)程中持續(xù)進(jìn)行。

在敏捷分析階段一般會(huì)包括用戶故事和史詩(shī)（Epic）的編寫(xiě)，而設(shè)計(jì)階段則會(huì)引入架構(gòu)圖的創(chuàng)建和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。編碼和測(cè)試階段通常包括用不同的語(yǔ)言編寫(xiě)軟件和制作測(cè)試線束，以確保它們按照特定要求運(yùn)行。測(cè)試和QA還可能包括獨(dú)立測(cè)試，以確保一切按預(yù)期運(yùn)行。同樣，DevOps 也采用不同的方法，如環(huán)境配置、基礎(chǔ)設(shè)施即代碼和 CI/CD 流水線。

圖1 當(dāng)前的敏捷 SDLC

2. AI驅(qū)動(dòng)的 SDLC

AI可以協(xié)助 SDLC 的每個(gè)階段，縮短整個(gè)SDLC的反饋環(huán)路，使公司能夠更快地推出產(chǎn)品。結(jié)果如何？企業(yè)通過(guò)在 SDLC 中使用人工智能驅(qū)動(dòng)的工具來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

OpenAI 開(kāi)發(fā)的 ChatGPT 等工具可以幫助進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研和趨勢(shì)分析。AI可以分析客戶偏好，并通過(guò)簡(jiǎn)單的文本提示幫助編寫(xiě)用戶故事。從技術(shù)角度來(lái)看，它們還可以在產(chǎn)品發(fā)布前自動(dòng)執(zhí)行 CI/CD 流程、環(huán)境腳本、安全測(cè)試和性能測(cè)試。

GPT-4 還能幫助開(kāi)發(fā)人員生成功能代碼、測(cè)試線束和自動(dòng)化。此外，還可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型、DDL 和序列圖。

圖1 AI的敏捷 SDLC

GitHub Copilot 、AWS CodeWhisperer 、華為CodeArts Snap等AI工具可在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中自動(dòng)完成大型代碼塊并檢查代碼質(zhì)量問(wèn)題，從而提高開(kāi)發(fā)人員的工作效率。GitHub 和微軟最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，當(dāng)開(kāi)發(fā)人員使用 Copilot 提供代碼幫助時(shí)，開(kāi)發(fā)人員的效率提升超過(guò) 55%。從歷史的角度來(lái)看，這是生產(chǎn)率的顯著提高，超過(guò)了 19 世紀(jì)中期蒸汽機(jī)的引入，當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī) "僅 "將大型工廠的生產(chǎn)率提高了 15%。

人工智能在整個(gè) SDLC 中的累積效應(yīng)可使綜合效率提高 30-50%。

3. 在軟件工程中應(yīng)用AI

現(xiàn)在眾所周知，AI具有為技術(shù)組織增值的巨大潛力。但是，AI能直接幫助哪些關(guān)鍵的軟件工程活動(dòng)呢？下面列出的只是AI能為創(chuàng)建軟件的團(tuán)隊(duì)做些什么。

1）代碼生成

GitHub Copilot 、CodeWhisperer 、CodeArtsSnap等AI工具可以根據(jù)簡(jiǎn)單的文本提示生成整個(gè)代碼功能。

讓我們來(lái)看看下面這個(gè)例子：在 Visual Studio Code 中，安裝 AWS CodeWhisperer 擴(kuò)展后，當(dāng)用戶鍵入下面的提示時(shí)，就會(huì)得到一個(gè)能解決問(wèn)題的完整函數(shù)：

（在 JavaScript 中生成 CSV 字符串解析函數(shù)的文本提示）

生成的結(jié)果是一個(gè)完全可用的函數(shù)：

當(dāng)我們嘗試上述提示的變體，增加額外的復(fù)雜度時(shí)，我們很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前AI工具的一個(gè)缺陷。

讓我們?cè)囋囅旅娴奶崾荆?/p>

（提示：用于生成美國(guó)郵政編碼的解析函數(shù)，同時(shí)將郵政編碼轉(zhuǎn)換為經(jīng)度和緯度）

結(jié)果生成如下所示的函數(shù)：

（生成的代碼確實(shí)會(huì)根據(jù)提示接收字符串并解析 CSV，但不會(huì)進(jìn)一步將郵政編碼地理編碼為經(jīng)緯度值。） 雖然這項(xiàng)更為復(fù)雜的任務(wù)需要進(jìn)一步引導(dǎo)它去查詢，例如訪問(wèn) REST API（如美國(guó)人口普查局 Geocoder REST APIs8 提供的 REST API），但還是需要謹(jǐn)慎和警惕，因?yàn)樵摴ぞ呱踔翛](méi)有嘗試徹底解決問(wèn)題。相反，它只是提供了一個(gè)模板代碼，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。

這個(gè)例子凸顯了當(dāng)前AI工具的局限性之一：不能盲目相信生成的代碼，開(kāi)發(fā)人員仍處于主導(dǎo)地位。“檢查代碼的準(zhǔn)確性、完整性和錯(cuò)誤” 對(duì)于AI驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)人員工作流程至關(guān)重要。隨著工具日臻完善并向每位開(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)，生成代碼的準(zhǔn)確性和復(fù)雜性也會(huì)隨之提高。盡管如此，如今開(kāi)發(fā)人員仍然牢牢掌握著控制權(quán)。

2）代碼解釋 作為開(kāi)發(fā)人員，我們有時(shí)會(huì)加入一個(gè)項(xiàng)目或繼承復(fù)雜的應(yīng)用程序代碼。我們可能需要花上好幾天的時(shí)間才能理解項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)和代碼的工作原理，尤其是在文檔很少的情況下。在這種情況下，ChatGPT 可以幫助我們解釋代碼。 例如，讓我們看看下面的 Angular 函數(shù)：

我們可以給出提示 "解釋下面的 Angular 代碼是做什么的"。 下面 ChatGPT 的回復(fù)相當(dāng)全面準(zhǔn)確地解釋了函數(shù)的作用：

正如該示例所示，ChatGPT 可以減少閱讀、理解和解釋現(xiàn)有應(yīng)用程序代碼所需的時(shí)間，并進(jìn)一步幫助開(kāi)發(fā)人員加快入職或在新代碼庫(kù)中提高工作效率。

3）AI驅(qū)動(dòng)的軟件工程的其他任務(wù)

除了編寫(xiě)和解釋代碼，AI每天都在掌握新的技能。下面列出的只是AI輔助軟件開(kāi)發(fā)能力不斷增長(zhǎng)的少數(shù)例子：

編寫(xiě)用戶故事

生成數(shù)據(jù)模型

生成 DDL 和 DML

用人魚(yú)腳本生成數(shù)據(jù)圖表

生成序列圖

生成系統(tǒng)圖

用任何語(yǔ)言生成 OO 類(lèi)模型

生成代碼

將代碼從一種語(yǔ)言翻譯成另一種語(yǔ)言

編寫(xiě)自動(dòng)測(cè)試

編寫(xiě)代碼文檔

為基于 REST 的應(yīng)用程序接口編寫(xiě) Swagger 定義

改進(jìn)（重構(gòu)）現(xiàn)有代碼

編寫(xiě)代碼注釋

生成線框（GalileoAI）

調(diào)試代碼 + 靜態(tài)分析（Deepcode）

自動(dòng)代碼重構(gòu)（Sourcery）

設(shè)計(jì)模式識(shí)別

代碼審查（DeepScan）

更完整的清單超出了本文的范圍，將在后續(xù)文章中介紹。不過(guò)，在開(kāi)始一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)之前，最好先在網(wǎng)上查看一下AI功能?？赡芤呀?jīng)有AI工具或插件可以解決問(wèn)題。未來(lái)還將帶來(lái)更多工具，并擴(kuò)展現(xiàn)有工具的功能。

在AI的幫助下，開(kāi)發(fā)人員、架構(gòu)師和參與 SDLC 的每個(gè)人都將變成能夠更快地編寫(xiě)出更好代碼的超人。

4. 結(jié)論

AIGC的出現(xiàn)為技術(shù)組織提供了提高效率的工具和技術(shù)。團(tuán)隊(duì)可以創(chuàng)建更好的軟件產(chǎn)品，縮短開(kāi)發(fā)生命周期，并對(duì)新原型進(jìn)行市場(chǎng)測(cè)試，從而接觸到更多客戶，提高團(tuán)隊(duì)效率。

企業(yè)可以通過(guò)擁抱變化并將AI定位為技術(shù)轉(zhuǎn)型的核心（AI+X），從AI革命中獲益；我們需要將AI的力量視為一種推動(dòng)力，而不是一種威脅；我們的員工必須根據(jù)新出現(xiàn)的新一代AI工具接受再培訓(xùn)，以了解其真正的潛力。此外，企業(yè)還可以將AI的應(yīng)用范圍從軟件工程擴(kuò)展到產(chǎn)品管理、質(zhì)量保證、網(wǎng)絡(luò)安全和 DevOps。 總之，本文表明，雖然AIGC仍處于起步階段，但每天都會(huì)出現(xiàn)新的、功能更強(qiáng)的工具，這為專(zhuān)注于不斷學(xué)習(xí)、適應(yīng)和發(fā)展的企業(yè)提供了可持續(xù)的長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。





審核編輯：劉清