Programvareutviklingsindustrien er et domene som ofte er avhengig av både konsultasjon og intuisjon, preget av intrikate beslutningsstrategier. Videre krever utvikling, vedlikehold og drift av programvare en disiplinert og metodisk tilnærming. Det er vanlig at programvareutviklere baserer beslutninger på intuisjon i stedet for konsultasjon, avhengig av kompleksiteten til problemet. I et forsøk på å forbedre effektiviteten til programvareutvikling, inkludert effektiviteten til programvare og reduserte utviklingskostnader, utforsker forskere bruken av dyplæringsbaserte rammeverk for å takle ulike oppgaver innenfor programvareutviklingsprosessen. Med nyere utvikling og fremskritt innen dyp læring og AI-sektoren, søker utviklere måter å transformere prosesser og praksiser for programvareutvikling. De gjør dette ved å bruke sofistikert design implementert på forskjellige stadier av programvareutviklingsprosessen.

I dag skal vi diskutere ChatDev, en Large Language Model (LLM) basert, innovativ tilnærming som tar sikte på å revolusjonere feltet for programvareutvikling. Dette paradigmet søker å eliminere behovet for spesialiserte modeller i hver fase av utviklingsprosessen. ChatDev-rammeverket utnytter mulighetene til LLM-rammeverk, og bruker naturlig språkkommunikasjon for å forene og strømlinjeforme viktige programvareutviklingsprosesser.

I denne artikkelen vil vi utforske ChatDev, et virtuelt drevet selskap som spesialiserer seg på programvareutvikling. ChatDev tar i bruk fossefallsmodellen og deler omhyggelig programvareutviklingsprosessen inn i fire primære stadier.

1. Design. 
2. Koding. 
3. Testing. 
4. Dokumentasjon. 

Hvert av disse stadiene distribuerer et team av virtuelle agenter som kodeprogrammerere eller testere som samarbeider med hverandre ved hjelp av dialoger som resulterer i en sømløs arbeidsflyt. Chatkjeden fungerer som en tilrettelegger, og bryter ned hvert trinn i utviklingsprosessen i atomære underoppgaver, og muliggjør dermed doble roller, noe som gir mulighet for forslag og validering av løsninger ved bruk av kontekstbevisst kommunikasjon som lar utviklere effektivt løse de spesifiserte underoppgavene. 

ChatDevs instrumentelle analyse viser at ikke bare er ChatDev-rammeverket ekstremt effektivt når det gjelder å fullføre programvareutviklingsprosessen, men det er ekstremt kostnadseffektivt i tillegg til at det fullfører hele programvareutviklingsprosessen på i underkant av en dollar. Videre identifiserer rammeverket ikke bare, men lindrer også potensielle sårbarheter, retter opp potensielle hallusinasjoner, alt samtidig som høy effektivitet og kostnadseffektivitet opprettholdes. 

ChatDev: En introduksjon til LLM-drevet programvareutvikling

Tradisjonelt er programvareutviklingsindustrien en som er bygget på grunnlaget for en disiplinert og metodisk tilnærming, ikke bare for å utvikle applikasjonene, men også for å vedlikeholde og betjene dem. Tradisjonelt sett er en typisk programvareutviklingsprosess en svært intrikat, kompleks og tidkrevende, grundig prosess med lange utviklingssykluser, ettersom det er flere roller involvert i utviklingsprosessen, inkludert koordinering i organisasjonen, tildeling av oppgaver, skriving av kode, testing og til slutt dokumentasjon. 

I de siste årene, ved hjelp av LLM eller store språkmodeller, AI-fellesskapet har oppnådd betydelige milepæler innen datasyn og naturlig språkbehandling, og etter opplæring i "neste ordprediksjon"-paradigmer, har store språkmodeller godt demonstrert sin evne til å levere effektiv ytelse på en lang rekke nedstrømsoppgaver som maskinoversettelse, svar på spørsmål og kodegenerering. 

Selv om store språkmodeller kan skrive kode for hele programvaren, har de en stor ulempe: kode hallusinasjoner, som er ganske lik hallusinasjonene som rammes av naturlig språkbehandling. Kodehallusinasjoner kan inkludere problemer som uoppdagede feil, manglende avhengigheter og ufullstendige funksjonsimplementeringer. Det er to hovedårsaker til kodehallusinasjoner. 

• Mangel på oppgavespesifikasjon: Når du genererer programvarekoden i ett enkelt trinn, vil det å ikke definere det spesifikke for oppgaven forvirre LLM-ene som oppgaver i programvareutviklingsprosessen som å analysere brukerkrav, eller velge det foretrukne programmeringsspråket gir ofte veiledet tenkning, noe som mangler i den høye -nivåoppgaver som håndteres av disse LLM-ene. 
• Mangel på kryssforhør : Betydelige risikoer oppstår når en kryssundersøkelse ikke utføres, spesielt under beslutningsprosessene. 

ChatDev har som mål å løse disse problemene, og tilrettelegge LLM-er med kraften til å lage toppmoderne og effektive programvareapplikasjoner ved å opprette et virtuelt drevet selskap for programvareutvikling som etablerer fossefallsmodellen, og omhyggelig deler programvareutviklingsprosessen inn i fire primære stadier,

1. Design. 
2. Koding. 
3. Testing. 
4. Dokumentasjon. 

Hvert av disse stadiene distribuerer et team av virtuelle agenter som kodeprogrammerere eller testere som samarbeider med hverandre ved hjelp av dialoger som resulterer i en sømløs arbeidsflyt. Videre benytter ChatDev seg av en chat-kjede som fungerer som en tilrettelegger, og bryter ned hvert trinn i utviklingsprosessen i atomære underoppgaver, og muliggjør dermed to roller, som tillater forslag og validering av løsninger ved bruk av kontekstbevisst kommunikasjon som lar utviklere effektivt løse de angitte deloppgavene. Chat-kjeden består av flere noder hvor hver enkelt node representerer en spesifikk deloppgave, og disse to rollene engasjerer seg i multi-turn kontekstbevisste diskusjoner for ikke bare å foreslå, men også validere løsningene. 

I denne tilnærmingen analyserer ChatDev-rammeverket først kundens krav, genererer kreative ideer, designer og implementerer prototypesystemer, identifiserer og adresserer potensielle problemer, lager tiltalende grafikk, forklarer feilsøkingsinformasjonen og genererer brukermanualene. Til slutt leverer ChatDev-rammeverket programvaren til brukeren sammen med kildekoden, brukermanualene og spesifikasjonene for avhengighetsmiljøet. 

ChatDev: Arkitektur og arbeid

Nå som vi har en kort introduksjon til ChatDev, la oss ta en titt på arkitekturen og virkemåten til ChatDev-rammeverket som starter med Chat-kjeden. 

Chat-kjede

Som vi har nevnt i forrige seksjon, bruker ChatDev-rammeverket en vannfallsmetode for programvareutvikling som deler programvareutviklingsprosessen inn i fire faser, inkludert design, koding, testing og dokumentasjon. Hver av disse fasene har en unik rolle i utviklingsprosessen, og det er behov for effektiv kommunikasjon mellom dem, og det er potensielle utfordringer når man identifiserer individer å engasjere seg i, og bestemmer rekkefølgen av interaksjoner. 

For å løse dette problemet bruker ChatDev-rammeverket Chat Chain, en generalisert arkitektur som bryter ned hver fase til en subatomisk chat, med hver av disse fasene som fokuserer på oppgaveorientert rollespill som involverer to roller. Den ønskede utgangen for chatten utgjør en viktig komponent for målprogramvaren, og den oppnås som et resultat av samarbeid og utveksling av instruksjoner mellom agentene som deltar i utviklingsprosessen. Chatkjedeparadigmet for mellomliggende oppgaveløsning er illustrert i bildet nedenfor. 

For hver enkelt chat starter en instruktør først instruksjonene, og deretter veileder dialogen mot fullføring av oppgaven, og i mellomtiden følger assistentene instruksjonene gitt av instruktøren, gir ideelle løsninger og deltar i diskusjoner om gjennomførbarheten. av løsningen. Instruktøren og agenten deltar deretter i dialoger med flere svinger til de kommer til enighet, og de anser at oppgaven er vellykket utført. Kjedekjeden gir brukerne et transparent syn på utviklingsprosessen, kaster lys over veien for å ta beslutninger, og tilbyr muligheter for å feilsøke feilene når de oppstår, som lar sluttbrukerne analysere og diagnostisere feilene, inspisere mellomutganger, og gripe inn i prosessen dersom det anses nødvendig. Ved å inkorporere en chat-kjede, er ChatDev-rammeverket i stand til å fokusere på hver spesifikk deloppgave i en granulær skala som ikke bare letter effektivt samarbeid mellom agentene, men det resulterer også i rask oppnåelse av de nødvendige resultatene. 

Prosjektering

I designfasen krever ChatDev-rammeverket en innledende idé som innspill fra den menneskelige klienten, og det er tre forhåndsdefinerte roller i dette stadiet. 

1. administrerende direktør eller administrerende direktør. 
2. CPO eller Chief Product Officer. 
3. CTO eller Chief Technical Officer. 

Chat-kjeden kommer deretter i spill og deler designfasen inn i sekvensielle subatomære chatteoppgaver som inkluderer programmeringsspråket (CTO og CEO), og modaliteten til målprogramvaren (CPO og CEO). Designfasen involverer tre nøkkelmekanismer: Rolletildeling eller rollespesialisering, minnestrøm og selvrefleksjon. 

Rolletildeling

Hver agent i Chat Dev-rammeverket blir tildelt en rolle ved hjelp av spesielle meldinger eller spesielle meldinger under rollespillprosessen. I motsetning til andre samtalespråkmodeller, begrenser ChatDev-rammeverket seg kun til å starte rollespillscenariene mellom agentene. Disse ledetekstene brukes til å tildele roller til agentene før dialogene. 

I utgangspunktet tar instruktøren ansvaret til administrerende direktør, og engasjerer seg i interaktiv planlegging, mens ansvaret til CPO håndteres av agenten som utfører oppgaver og gir de nødvendige svarene. Rammeverket bruker "startspørring” for rollespesialisering som gjør at agentene kan utføre rollene sine effektivt. Assistenten og instruktøren består av viktige detaljer om utpekte roller og oppgaver, avslutningskriterier, kommunikasjonsprotokoller og flere begrensninger som tar sikte på å forhindre uønsket atferd som uendelige løkker, uinformative svar og instruksjonsredundans. 

Minnestrøm

Minnestrømmen er en mekanisme som brukes av ChatDev-rammeverket som opprettholder en omfattende samtaleopptegnelse over tidligere dialoger til en agent, og bistår i beslutningsprosessen som følger på en ytringsbevisst måte. ChatDev-rammeverket bruker spørsmål for å etablere de nødvendige kommunikasjonsprotokollene. For eksempel, når de involverte partene når en konsensus, en sluttmelding som tilfredsstiller et spesifikt formateringskrav som ( : Desktop-applikasjon"). For å sikre samsvar med det angitte formatet, overvåker rammeverket kontinuerlig, og lar til slutt den nåværende dialogen nå en konklusjon. 

Selvrefleksjon

Utviklere av ChatDev-rammeverket har observert situasjoner der begge de involverte partene hadde nådd en gjensidig konsensus, men de forhåndsdefinerte kommunikasjonsprotokollene ble ikke utløst. For å takle disse problemene må ChatDev-rammeverket introduserer en selvrefleksjonsmekanisme som hjelper til med gjenfinning og utvinning av minner. For å implementere selvrefleksjonsmekanismen starter ChatDev-rammeverket en ny og fersk chat ved å verve "pseudo-selv" som en ny spørrestiller. "Pseudo-selvet" analyserer de tidligere dialogene og historiske opptegnelsene, og informerer den nåværende assistenten som deretter ber om et sammendrag av avgjørende og handlingsverdig informasjon som vist i figuren nedenfor. 

Ved hjelp av selvhjelpsmekanismen oppfordres ChatDev-assistenten til å reflektere og analysere beslutningene den har foreslått. 

Koding

Det er tre forhåndsdefinerte roller i kodingsfasen, nemlig CTO, programmerer og kunstdesigner. Som vanlig deler chat-kjedemekanismen inn kodingsfasen i individuelle subatomære oppgaver som å generere koder (programmerer og CTO), eller å utarbeide en GUI eller grafisk brukergrensesnitt (programmerer og designer). CTOen instruerer deretter programmereren om å bruke markdown-formatet for å implementere et programvaresystem, hvoretter kunstdesigneren foreslår en brukervennlig og interaktiv GUI som bruker grafiske ikoner for å samhandle med brukere i stedet for å stole på tradisjonelle tekstbaserte kommandoer. 

Kodehåndtering

ChatDev-rammeverket bruker objektorienterte programmeringsspråk som Python, Java og C++ for å håndtere komplekse programvaresystemer fordi modulariteten til disse programmeringsspråkene muliggjør bruk av selvstendige objekter som ikke bare hjelper til med feilsøking, men også med samarbeidsutvikling , og hjelper også til med å fjerne redundanser ved å gjenbruke objektene gjennom begrepet arv. 

Tankeinstruksjoner

Tradisjonelle metoder for å besvare spørsmål fører ofte til irrelevant informasjon, eller unøyaktigheter, spesielt når du genererer kode, ettersom å gi naive instruksjoner kan føre til LLM-hallusinasjoner, og det kan bli et utfordrende problem. For å takle dette problemet introduserer ChatDev-rammeverket "tankeinstruksjoner"-mekanismen som henter inspirasjon fra tankekjede-forespørsler. "Tankeinstruksjoner"-mekanismen adresserer eksplisitt individuelle problemløsningstanker inkludert i instruksjonene, på samme måte som å løse oppgaver på en sekvensiell og organisert måte. 

Testing

Å skrive en feilfri kode i første forsøk er utfordrende ikke bare for LLM-er, men også for menneskelige programmerere, og i stedet for å fullstendig forkaste den ukorrekte koden, analyserer programmerere koden deres for å identifisere feilene og rette dem. Testfasen i ChatDev-rammeverket er delt inn i tre roller: programmerer, tester og anmelder. Testprosessen er videre delt inn i to sekvensielle subatomære oppgaver: Peer Review eller statisk feilsøking (anmelder og programmerer), og Systemtesting eller dynamisk feilsøking (Programmer og tester). Statisk feilsøking eller fagfellevurdering analyserer kildekoden for å identifisere feil, mens dynamisk feilsøking eller systemtesting verifiserer kjøringen av programvaren gjennom forskjellige tester som utføres ved hjelp av en tolk av programmereren. Dynamisk feilsøking fokuserer først og fremst på black-box-testing for å evaluere applikasjonene. 

Teknisk dokumentasjon

Etter at ChatDev-rammeverket er ferdig med design-, kodings- og testfaser, bruker det fire agenter, nemlig administrerende direktør, CTO, CPO og programmerer for å generere dokumentasjonen for programvareprosjektet. ChatDev-rammeverket bruker LLM-er for å utnytte spørsmål med få skudd med eksempler i kontekst for å generere dokumentene. CTOen instruerer programmereren om å gi instruksjoner for konfigurasjon av miljøavhengigheter, og lage et dokument som "avhengighetskrav.txt". Samtidig kommuniseres kravene og systemdesignet til CPO av administrerende direktør, for å generere brukermanualen for produktet. 

Resultater

Programvarestatistikk

For å analysere ytelsen til ChatDev-rammeverket, teamet av utviklere kjørte en statistisk analyse av programvareapplikasjonene generert av rammeverket på grunnlag av noen få nøkkeltall, inkludert forbrukte tokens, totale dialogvendinger, bilderessurser, programvarefiler, versjonsoppdateringer og noen flere, og resultatene er vist i tabellen nedenfor. 

Varighetsanalyse

For å undersøke ChatDevs produksjonstid for programvare for forskjellige forespørsler, gjennomførte utviklerne også en varighetsanalyse, og forskjellen i utviklingstiden for forskjellige forespørsler gjenspeiler den varierende klarheten og kompleksiteten til oppgavene som er tildelt, og resultatene er vist i figuren nedenfor . 

case Study

Følgende figur viser ChatDev som utvikler et fem på rad eller et Gomoku-spill. 

Figuren lengst til venstre viser den grunnleggende programvaren laget av rammeverket uten å bruke noen GUI. Som det tydelig kan sees, tilbyr applikasjonen uten noen GUI begrenset interaktivitet, og brukere kan bare spille dette spillet via kommandoterminalen. Den neste figuren viser et mer visuelt tiltalende spill laget med bruk av GUI, tilbyr en bedre brukeropplevelse og en forbedret interaktivitet for et engasjerende spillmiljø som kan nytes mye mer av brukerne. Designeragenten lager deretter ekstra grafikk for å forbedre brukervennligheten og estetikken til spillingen ytterligere uten å påvirke noen funksjonalitet. Men hvis de menneskelige brukerne ikke er fornøyd med bildet generert av designeren, kan de erstatte bildene etter at ChatDev-rammeverket har fullført programvaren. Fleksibiliteten som tilbys av ChatDev-rammeverket for å manuelt erstatte bildene lar brukere tilpasse applikasjonene i henhold til deres preferanser for en forbedret interaktivitet og brukeropplevelse uten å påvirke funksjonaliteten til programvaren på noen måte. 

Final Thoughts

I denne artikkelen har vi snakket om ChatDev, en LLM eller Large Language Model basert innovativt paradigme som tar sikte på å revolusjonere programvareutviklingsfeltet ved å eliminere kravet til spesialiserte modeller i hver fase av utviklingsprosessen. ChatDev-rammeverket tar sikte på å utnytte mulighetene til LLM-rammeverket ved å bruke naturlig språkkommunikasjon for å forene og strømlinjeforme viktige programvareutviklingsprosesser. ChatDev-rammeverket bruker chat-kjedemekanismen til å bryte programvareutviklingsprosessen i sekvensielle subatomære oppgaver, og dermed muliggjøre granulært fokus og fremme ønskede utganger for hver subatomære oppgave.