第二屆大會(huì)回顧第12期 | ClarifyGPT: 基于交互式需求澄清的大模型代碼生成框架

演講嘉賓 | 石 琳

回顧整理 | 廖 濤

排版校對 | 李萍萍

嘉賓介紹

開發(fā)者工具分論壇

石琳，北京航空航天大學(xué)軟件學(xué)院教授，CCF高級(jí)會(huì)員，2022年度中國科學(xué)院軟件研究所杰出青年科技人才。研究方向?yàn)?a target="_blank">智能軟件工程，包括代碼智能、智能需求工程、經(jīng)驗(yàn)軟件工程、開源軟件、可信AI等。曾在軟件工程、人工智能領(lǐng)域的高水平國際會(huì)議發(fā)表論文50余篇，三次獲得杰出論文獎(jiǎng)；主持參與多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等；擔(dān)任多個(gè)國際知名會(huì)議期刊審稿人。

視頻回顧

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正文內(nèi)容

隨著AI大模型能力的大幅提升，軟件開發(fā)已經(jīng)逐步走向新智能化時(shí)代。然而，目前代碼大模型在可靠性、隱私和合規(guī)以及用戶意圖識(shí)別等方面仍存在一定局限性。如何基于交互式需求澄清方法，讓大模型更好地理解用戶意圖，并給出更準(zhǔn)確的答案？北京航空航天大學(xué)教授石琳在第二屆OpenHarmony技術(shù)大會(huì)上進(jìn)行了精彩分享。

2022年11月，OpenAI發(fā)布ChatGPT，利用GitHub數(shù)據(jù)與RLFH強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，在輔助編程取得進(jìn)展；2023年1月，微軟Copilot平臺(tái)用戶超過1億，CEO表示Copilot很快就會(huì)替代程序員完成80%的代碼開發(fā)。在GitHub的報(bào)告中，使用Copilot的開發(fā)者的開發(fā)效率幾乎提升了一倍，一個(gè)用Copilot的初學(xué)者就能夠像專業(yè)程序員一樣，從零開始開發(fā)出最小可行產(chǎn)品程序。此外，清華大學(xué)推出的ChatDev項(xiàng)目，支持多個(gè)智能體分工合作，能夠根據(jù)用戶指令生成休閑小游戲、效率管理工具、繪畫板、數(shù)學(xué)計(jì)算器、網(wǎng)絡(luò)爬蟲等軟件。

通過前文可知，代碼大模型在軟件開發(fā)方面“一鳴驚人”，給開發(fā)者們帶來了極大的便利。但是，代碼大模型的快速發(fā)展同時(shí)也帶來了新的問題，如：

模型問題：可靠性、幻覺、更新、形式重于內(nèi)容

數(shù)據(jù)問題：數(shù)據(jù)演化、質(zhì)量問題、安全問題、隱私和合規(guī)

應(yīng)用問題：用戶意圖不明確、復(fù)雜問題抽象和分解、項(xiàng)目上下文、領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)、遺留系統(tǒng)維護(hù)

其中，用戶的意圖表述不明確是代碼大模型在實(shí)踐中遇到的巨大阻礙。開發(fā)者想寫出一個(gè)清晰明確且全面的Prompt并不容易。既然開發(fā)者寫的Prompt不清晰，有沒有辦法讓大模型幫開發(fā)者改寫？目前，業(yè)界已經(jīng)有一些嘗試，例如GPT Engineer。GPT Engineer是一個(gè)基于需求描述自動(dòng)生成項(xiàng)目源碼的開源項(xiàng)目，主打輕量，靈活生成項(xiàng)目源碼，可以在AI生成與人工生成之間進(jìn)行切換。在接收到Prompt時(shí)，GPT Engineer不會(huì)直接生成代碼，而是先梳理有哪些事項(xiàng)需要用戶進(jìn)一步澄清，然后讓用戶把需要澄清的事項(xiàng)輸入后，再進(jìn)一步生成代碼。然而，GPT Engineer經(jīng)常會(huì)問一些在Prompt中已經(jīng)提供了答案的問題，對用戶造成困擾。

如何找到Prompt中“不清楚”的地方，從而進(jìn)行精準(zhǔn)提問？石琳教授所在團(tuán)隊(duì)提出了ClarifyGPT工具。ClarifyGPT會(huì)先識(shí)別是否應(yīng)該提問，再利用大模型生成問題。

ClarifyGPT的模塊1：基于測試結(jié)果的代碼多樣性評價(jià)模塊

如何判斷是否應(yīng)該向用戶做Prompt澄清呢？這里我們從代碼大模型的輸出結(jié)果出發(fā)，提出一個(gè)基本假設(shè)：如果Prompt清晰，大模型生成的代碼應(yīng)該行為一致；如果Prompt模糊，大模型生成的代碼可能五花八門。因此，ClarifyGPT會(huì)先通過種子輸入進(jìn)行代碼多樣性測試，并基于測試結(jié)果判斷是否要做向用戶做Prompt的澄清。

具體而言，（1）先進(jìn)行種子測試輸入初始化。構(gòu)建prompt用于生成種子輸入，Prompt包含三部分：Instruction，Demonstrations，Query。將Prompt輸入LLM中生成一些測試輸入，并用它們初始化一個(gè)種子池；（2）再進(jìn)行類型感知的測試輸入變異（采用了標(biāo)準(zhǔn)的基于變異的模糊流程）。在每次迭代時(shí)，從種子池中隨機(jī)選擇一個(gè)輸入；對于選定的輸入，我們檢查其數(shù)據(jù)類型并執(zhí)行與其類型一致的單個(gè)變異操作以創(chuàng)建新的測試用例；完成一輪突變后，我們將新生成的輸入添加到種子池中，并重復(fù)上述過程，直到獲得所需的生成輸入數(shù)量。

ClarifyGPT的模塊2：基于推理的LLM問題生成模塊

在確定了需要向用戶做Prompt澄清后，應(yīng)該問什么內(nèi)容呢？為了解決這個(gè)以問題，ClarifyGPT會(huì)進(jìn)一步分析代碼的細(xì)節(jié)差異，區(qū)分不一致的代碼，比較solution的不同點(diǎn)，再基于推理進(jìn)行LLM問題生成。

具體而言，首先生成中間推理步驟(分析導(dǎo)致歧義的因素)，然后基于這些中間推理步驟產(chǎn)生最終結(jié)果(有針對性的澄清問題)。此外，ClarifyGPT鼓勵(lì)LLM進(jìn)行“超前規(guī)劃”，使他們能夠更好地利用他們的推理和理解能力來提高生成問題的質(zhì)量。

經(jīng)過評測，ClarifyGPT將GPT-4在MBPP-sanitized上的表現(xiàn)(Pass@1)從70.96%提高到80.8%;將MBPP-ET的性能從51.52%提高到60.19%。相對改善平均為15.35%，優(yōu)于基線。且增加Prompt中示例的數(shù)量會(huì)帶來ClarifyGPT性能提升。

ClarifyGPT是一個(gè)交互式代碼生成框架，會(huì)引導(dǎo)用戶先澄清意圖，再利用大模型幫助用戶生成代碼。后續(xù)，ClarifyGPT也會(huì)在其他生成類任務(wù)上進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探索。

大模型加速了研發(fā)人員的工作效率，但同時(shí)也提出了新的挑戰(zhàn)。我們必須大膽嘗試LLM在改進(jìn)軟件開發(fā)方面的潛力，但同時(shí)也要謹(jǐn)慎行事，不要忘記工程思維、嚴(yán)謹(jǐn)性和經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證的基本原則。 【材料分享】 [1] 論文原文下載 http://arxiv.org/abs/2310.10996 [2] 開源原型工具 https://github.com/ClarifyGPT/ClarifyGPT（點(diǎn)擊閱讀原文可跳轉(zhuǎn)）

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審核編輯 黃宇