機(jī)器編程：自動(dòng)編程還能自主檢測Bug，有望成為一種強(qiáng)大的生產(chǎn)力工具

機(jī)器編程與機(jī)器學(xué)習(xí)有很大的不同，機(jī)器編程是教系統(tǒng)自己編程。雖然還處于早期階段，但這種新穎的自我監(jiān)控系統(tǒng)有望成為一種強(qiáng)大的生產(chǎn)力工具，并幫助軟件開發(fā)人員完成耗時(shí)費(fèi)力的DEBUG工作

軟件進(jìn)步靠研發(fā)，研發(fā)進(jìn)展靠程序員，程序員寫代碼靠996。

軟件產(chǎn)品是核心競爭力，如果不能領(lǐng)跑同行，就會(huì)被時(shí)代的浪潮拍死在沙灘上。頭部公司每年都要在研發(fā)上砸下巨資，對于大公司需要靠研發(fā)投入保持競爭力;對于小公司來說，軟件產(chǎn)品就是事關(guān)生存的“最后一根稻草”。隨著異構(gòu)時(shí)代的到來，海量數(shù)據(jù)由多樣化的專用處理器組合管理，系統(tǒng)功能日趨繁復(fù)，管理這些系統(tǒng)所需的軟件就越來越復(fù)雜，bug出現(xiàn)的可能性也越來越高。開發(fā)人員要花費(fèi)越來越多的時(shí)間來修復(fù)bug，而不是編寫代碼。

寫代碼、改bug成了程序員996的工作核心;而軟件開發(fā)周期未知而漫長，怕是996都無法解決。一覺睡起來，原本1%的代碼就自動(dòng)寫到了99%，bug自動(dòng)修復(fù)，你敢想嗎？——Hi，這不再是夢了。

構(gòu)建系統(tǒng)，然后由系統(tǒng)自行構(gòu)建自己的軟件系統(tǒng)，這種被稱為“機(jī)器編程”的領(lǐng)域應(yīng)運(yùn)而生。英特爾首席科學(xué)家、英特爾研究院機(jī)器編程研究主任及創(chuàng)始人Justin Gottschlich表示，機(jī)器編程與機(jī)器學(xué)習(xí)有很大的不同，機(jī)器編程是教系統(tǒng)自己編程。雖然還處于早期階段，但這種新穎的自我監(jiān)控系統(tǒng)有望成為一種強(qiáng)大的生產(chǎn)力工具，并幫助軟件開發(fā)人員完成耗時(shí)費(fèi)力的Debug工作。

檢測bug，軟件自己搞定

“機(jī)器編程”一詞在英特爾研究院和麻省理工學(xué)院聯(lián)合發(fā)布的《機(jī)器編程的三大支柱》論文中首次提出，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和其他方法，機(jī)器編程可以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編寫軟件的軟件。這將使程序員們有更大自由度和更多的精力去創(chuàng)造新的軟件。對于英特爾研究院機(jī)器編程研究，自動(dòng)生成軟件領(lǐng)域是機(jī)器編程的核心重點(diǎn)。這個(gè)研究領(lǐng)域，英特爾研究院機(jī)器編程研究稱之為“機(jī)器編程”。

它的核心原則是，人類向機(jī)器表達(dá)他（她）的意圖，機(jī)器會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建完成該意圖所需的所有軟件。英特爾研究院機(jī)器編程研究對于某些工作負(fù)載進(jìn)行專業(yè)化處理，計(jì)算資源變得越來越異構(gòu)化，所以這需要專家級的程序員，他們非常了解硬件以及如何最大限度地利用硬件。但與此同時(shí)，軟件開發(fā)人員越來越青睞于使用更抽象的語言，以提高工作效率。這反過來會(huì)導(dǎo)致硬件難以發(fā)揮出它本身的性能。

不久前，英特爾科學(xué)家與麻省理工學(xué)院（MIT），以及佐治亞理工學(xué)院（Georgia Tech）的研究人員共同推出了一種新的機(jī)器編程（MP）系統(tǒng)——機(jī)器推斷代碼相似性（MISIM）全新機(jī)器編程系統(tǒng)。是一款檢測軟件意圖的自動(dòng)化引擎，通過識(shí)別代碼結(jié)構(gòu)、分析與其它功能相似代碼的句法差異實(shí)現(xiàn)。正如Justin所闡述的，“這是實(shí)現(xiàn)機(jī)器編程偉大愿景的重要一步?！蓖瑫r(shí)Justin表示：“如果機(jī)器能做到自動(dòng)檢查和修復(fù)bug，我想大多數(shù)開發(fā)人員一定非常愿意讓它來承擔(dān)這項(xiàng)工作，至少我會(huì)。”

抱著實(shí)現(xiàn)機(jī)器編程的美好愿景，英特爾研究院機(jī)器編程研究在12月進(jìn)一步推出了機(jī)器編程研究系統(tǒng)ControlFlag，除了自動(dòng)編程，它還可以自動(dòng)檢測代碼中的錯(cuò)誤。在初步測試中，ControlFlag使用超過10億個(gè)未標(biāo)記的產(chǎn)品級代碼來訓(xùn)練和學(xué)習(xí)新的缺陷。英特爾研究院機(jī)器編程研究認(rèn)為ControlFlag是一個(gè)強(qiáng)大的新工具，可以大大減少評估和調(diào)試代碼所需的時(shí)間和成本。

首先，ControlFlag是完全自我監(jiān)督的機(jī)器編程系統(tǒng)，不需要人類對其進(jìn)行訓(xùn)練及指導(dǎo)。ControlFlag的無監(jiān)督模式識(shí)別方法使它可以在本質(zhì)上學(xué)習(xí)適應(yīng)開發(fā)者的風(fēng)格。在要評估的控制工具的有限輸入信息中，ControlFlag可以識(shí)別編程語言中的各種樣式，不受代碼使用的編程語言限制。

第二，ControlFlag檢測bug的功能集成了機(jī)器學(xué)習(xí)、形式化方法、編程語言、編譯器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。據(jù)悉，ControlFlag通過一個(gè)稱為異常檢測的功能來進(jìn)行bug檢測，通過學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)證的例子來檢測正常的編程模式，并找出代碼中可能導(dǎo)致bug的異常。該工具將學(xué)會(huì)識(shí)別和標(biāo)記這些風(fēng)格選擇，并根據(jù)其見解進(jìn)行自動(dòng)的錯(cuò)誤識(shí)別和建議解決方案，以便ControlFlag能夠盡可能地避免將兩個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的風(fēng)格差異視為代碼錯(cuò)誤。

自動(dòng)檢測bug的系統(tǒng)好不好用？英特爾已經(jīng)開始評估內(nèi)部使用ControlFlag來發(fā)現(xiàn)自己的軟件和固件產(chǎn)品化中的錯(cuò)誤。這是英特爾開發(fā)人員快速分析項(xiàng)目的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，該項(xiàng)目旨在通過提供專家支持來幫助程序員加快速度。

機(jī)器編程更偏向隨機(jī)

英特爾機(jī)器編程研究系統(tǒng)ControlFlag從超過十億行的代碼中學(xué)習(xí)，英特爾研究院機(jī)器編程研究表示，這在機(jī)器編程系統(tǒng)中尚屬首次。另外，對于跨架構(gòu)硬件來說，能夠正確、高效、安全地編寫代碼的程序員稀少，從而導(dǎo)致代碼中存在難以發(fā)現(xiàn)的新錯(cuò)誤。而ControlFlag檢測現(xiàn)有軟件中的違規(guī)或異常情況，使可能已經(jīng)在生產(chǎn)質(zhì)量系統(tǒng)中存在了20多年的隱疾得以發(fā)現(xiàn)。過去可能有數(shù)百名開發(fā)人員查看過這些代碼，但都沒有意識(shí)到任何問題，現(xiàn)在ControlFlag可以實(shí)現(xiàn)人力不能達(dá)到的效果。

英特爾研究院機(jī)器編程研究融合了兩種方法，來推動(dòng)大量的機(jī)器編程研究，一種是形式化方法，一種是隨機(jī)方法（stochastic approaches）。英特爾研究院機(jī)器編程研究分析目前業(yè)界在機(jī)器編程領(lǐng)域方面的工作發(fā)現(xiàn)，機(jī)器編程更偏向隨機(jī)方法，并得到了很大的重視，例如深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（Bayesian networks）等等。事實(shí)上，英特爾研究院機(jī)器編程研究表示，他們的某些合作伙伴或競爭對手正在做神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編程，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來替換大量代碼。這樣做有好處，但是當(dāng)遇到諸如可解釋性或debug問題時(shí)，這樣做也有風(fēng)險(xiǎn)。

在正確的應(yīng)用場景，機(jī)器編程對開發(fā)效率的提升驚人。Justin表示，在某個(gè)案例中，用傳統(tǒng)的軟件技術(shù)，開發(fā)完成大約需要三年時(shí)間，有了先進(jìn)的機(jī)器編程技術(shù)，只需要花一天的時(shí)間，就能開發(fā)完成同樣質(zhì)量的軟件?！昂芏嗬颖砻?，不管是與我們的合作伙伴項(xiàng)目，還是我們自己內(nèi)部的開發(fā)項(xiàng)目，機(jī)器編程都將生產(chǎn)率提高了一千倍以上?！?/p>

降低行業(yè)準(zhǔn)入門檻，從業(yè)者創(chuàng)造性會(huì)更強(qiáng)

機(jī)器編程發(fā)展是否會(huì)讓英特爾的程序員失業(yè)呢？Justin表示：不會(huì)。相反，機(jī)器編程實(shí)際上會(huì)創(chuàng)造數(shù)千萬到數(shù)億個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。他進(jìn)一步解釋到：首先，當(dāng)今存在的大多數(shù)機(jī)器編程系統(tǒng)都需要大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常是以代碼的形式存在，而代碼是由專業(yè)程序員編寫。

因此，隨著自動(dòng)化的發(fā)展，英特爾研究院機(jī)器編程研究對高技能程序員的需求增加，以推進(jìn)系統(tǒng)的進(jìn)步升級。最重要的是，如果英特爾研究院機(jī)器編程研究的意圖系統(tǒng)成功，即允許用戶向機(jī)器表達(dá)他或她的意圖的系統(tǒng)，這將降低行業(yè)準(zhǔn)入門檻。

機(jī)器編程會(huì)為全新類型的程序員創(chuàng)造大平臺(tái)，從業(yè)者創(chuàng)造性會(huì)更強(qiáng)，而機(jī)器和系統(tǒng)會(huì)把這些想法綜合起來做出軟件。如今，通過ControlFlag和類似的系統(tǒng)，程序員可以顯著減少調(diào)試時(shí)間，并將更多的時(shí)間花在人類程序員最擅長的工作——向機(jī)器呈現(xiàn)創(chuàng)造性的新思想。完全實(shí)現(xiàn)的ControlFlag可以通過自動(dòng)化繁瑣的軟件開發(fā)工作（如測試、監(jiān)控和調(diào)試）來幫助緩解上述挑戰(zhàn)，同時(shí)可以解決當(dāng)前軟件開發(fā)中耗時(shí)費(fèi)力代價(jià)昂貴的bug修復(fù)問題。

圖：在全球78億人中，只有2700萬人會(huì)編寫代碼，占比不到 1%。英特爾希望借助機(jī)器編程技術(shù)，使所有人獲得編程能力。

英特爾推進(jìn)機(jī)器編程的最終目標(biāo)是讓每個(gè)人都能創(chuàng)建軟件。當(dāng)這一目標(biāo)完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，每個(gè)人都可以通過自己最擅長的方式，如代碼、自然語言或其他方式向機(jī)器表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，從而創(chuàng)建軟件。這是一個(gè)大膽的目標(biāo)，需要英特爾及合作伙伴付出許多努力。

做理性自由的破題者

算法與算力的進(jìn)步，以及可用代碼庫的極大豐富，讓機(jī)器編程擁有適宜的孕育環(huán)境;隨著近年計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)器編程迎來重要拐點(diǎn)。英特爾一直以來的作風(fēng)便是積極打破傳統(tǒng)，開拓新的研究或工程領(lǐng)域，這些領(lǐng)域在英特爾研究院機(jī)器編程研究突破界限之前還無人涉及。此次異構(gòu)系統(tǒng)領(lǐng)域亦是一片“處女地”，英特爾的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力來自于對這一未來技術(shù)趨勢的預(yù)測。

如前所述，異構(gòu)系統(tǒng)非常復(fù)雜，能夠切實(shí)掌握異構(gòu)系統(tǒng)編程技術(shù)的工程師少之又少，英特爾研究院機(jī)器編程研究正在開發(fā)某種機(jī)制，讓程序員或非程序員不僅能夠輕松訪問異構(gòu)硬件，還能充分使用其他系統(tǒng)可用資源，以大幅降低異構(gòu)編程難度。這也是英特爾機(jī)器編程的基本驅(qū)動(dòng)力之一。

為推動(dòng)機(jī)器編程的開源合作，英特爾、發(fā)布了開源技術(shù)和出版物，推動(dòng)機(jī)器編程的進(jìn)一步發(fā)展以及與合伙伙伴的合作。英特爾還創(chuàng)立了叫做“機(jī)器編程研討會(huì)”，也稱MAPS，參會(huì)人數(shù)已經(jīng)從四年前的20人增加到了2019年底的近400人。Justin透露，2021年還將建立一個(gè)新的機(jī)器編程中心，英特爾將會(huì)與業(yè)界建立更廣泛的合作。

最后，引用Justin的一段話：對于顛覆性的技術(shù)，需要“理性的自由”。一切構(gòu)想需要花時(shí)間埋頭深入挖掘，把事情做好。否則，如果做事急躁，可能會(huì)在設(shè)計(jì)和方法上做出妥協(xié)。雖然可能獲得短期收益，但系統(tǒng)的長期生命力可能會(huì)下降。

責(zé)任編輯：xj