From LLMs to LLM-based Agents for Software Engineering: A Survey of
Current, Challenges and Future
从大型语言模型到基于大型语言模型的软件工程智能体:现状、挑战与未来
arXiv: https://arxiv.org/abs/2408.02479
AI 解析
From LLMs to LLM-based Agents for Software Engineering: A Survey of Current, Challenges and Future
📝 研究概要
该综述论文系统地梳理了大型语言模型(LLMs)及其代理(LLM-based Agents)在软件工程(SE)领域的应用现状、挑战和未来趋势,并区分了两者的差异。
⭐ 研究亮点
- 创新点一: 首次明确区分了LLMs和LLM-based Agents在软件工程中的应用,弥补了现有综述的不足。
- 创新点二: 系统性地总结了LLMs和LLM-based Agents在需求工程、代码生成、自主决策等六个关键软件工程主题中的应用。
- 潜在影响: 为未来LLM-based Agents在软件工程领域的研究方向提供了指导,推动了该技术的发展。
深度解析
📚 研究背景
- 理论意义: 随着LLMs的兴起,其在软件工程领域的应用日益广泛,但缺乏对LLMs和LLM-based Agents的清晰区分和系统性研究。
- 现实意义: LLMs在代码生成、漏洞检测等方面取得了显著进展,但也存在局限性。LLM-based Agents作为一种新兴技术,有望解决LLMs的固有缺陷,提升软件工程的效率和质量。
- 研究目标: 调查LLMs和LLM-based Agents在软件工程中的应用现状,分析其差异和相似之处,并展望未来的发展方向。
🔬 研究方法
- 研究设计: 综述研究,对现有文献进行系统性回顾和分析。
- 数据来源: 主要来源于DBLP和arXiv数据库,重点关注2023年下半年至2024年5月的最新研究。
- 分析方法: 对收集到的论文进行筛选、分类和总结,区分LLMs和LLM-based Agents在不同软件工程任务中的应用,并分析其使用的模型、数据集和评估指标。
📊 研究发现
实证结果
- 发现一: LLMs在代码生成、漏洞检测等任务中表现出色,但在自主性、自我改进等方面存在局限性。
- 发现二: LLM-based Agents通过结合外部工具和资源,能够执行更复杂、更具上下文感知能力的任务,例如自主调试、代码重构和自适应测试生成。
- 发现三: LLM-based Agents在需求工程、代码生成、自主决策等六个关键软件工程主题中均有应用,并展现出优于传统LLMs的潜力。
理论贡献
- 贡献点一: 提出了LLM-based Agent的判断标准,为该领域的研究提供了参考。
- 贡献点二: 总结了LLMs和LLM-based Agents在不同软件工程任务中的差异和相似之处,为研究者提供了更清晰的认识。
实践启示
- 启示一: LLM-based Agents有望成为未来软件工程的重要工具,能够提升开发效率、降低开发成本和提高软件质量。
- 启示二: 未来研究应关注LLM-based Agents在软件工程中的应用,探索其在复杂任务中的潜力,并解决其面临的挑战。
🔍 研究局限
- 局限一: 由于LLM-based Agents领域尚处于发展初期,缺乏统一的标准和基准测试,评估其性能具有一定难度。
- 局限二: 收集到的文献主要来源于英文数据库,可能忽略了其他语言的研究成果。
- 未来研究方向: 建立统一的LLM-based Agents评估标准和基准测试,探索其在更广泛的软件工程任务中的应用,并解决其面临的挑战,例如幻觉问题、上下文长度限制等。
学术对话
💡 理论延伸
- 与现有研究的关系: 该综述弥补了现有综述对LLMs和LLM-based Agents区分不足的缺陷,并对该领域的研究进行了系统性的梳理。
- 理论框架的拓展: 可以进一步研究LLM-based Agents的架构设计、学习机制和应用模式,构建更完善的理论框架。
- 新的研究方向: 可以探索LLM-based Agents在软件工程教育、软件项目管理等领域的应用,并研究其对软件开发人员的影响。
❓ 核心问答
Q1: LLM-based Agents相比于传统LLMs,其核心优势体现在哪些方面?
LLM-based Agents的核心优势在于其自主性、自我改进能力和与外部工具的集成能力。它们能够执行更复杂、更具上下文感知能力的任务,例如自主调试、代码重构和自适应测试生成,而传统LLMs在这些方面存在局限性。
Q2: LLM-based Agents在软件工程领域面临的主要挑战有哪些?
LLM-based Agents在软件工程领域面临的主要挑战包括:缺乏统一的标准和基准测试、幻觉问题、上下文长度限制、以及如何有效地与人类开发者协作等。
Q3: 未来LLM-based Agents在软件工程领域的发展趋势是什么?
未来LLM-based Agents在软件工程领域的发展趋势包括:更强的自主性、更智能的决策能力、更广泛的应用领域、以及与人类开发者更紧密的协作。
📌 总结评价
该综述论文系统地梳理了LLMs和LLM-based Agents在软件工程领域的应用现状、挑战和未来趋势,并明确区分了两者的差异,为未来LLM-based Agents在软件工程领域的研究方向提供了指导,具有重要的学术价值和实践意义。
摘要三问
研究问题
这篇论文旨在探讨大型语言模型(LLMs)及其基于LLM的智能体(LLM-based Agents)在软件工程(Software Engineering, SE)领域的应用现状、挑战和未来发展方向。具体来说,研究问题包括:
- 区分LLMs和LLM-based Agents在SE中的应用: 现有研究对LLMs在SE中的应用进行了大量探索,但缺乏对LLMs和LLM-based Agents的明确区分。论文旨在明确区分二者,并分析它们在SE任务中的异同。
- 总结LLMs和LLM-based Agents在SE中的应用领域: 论文旨在总结LLMs和LLM-based Agents在需求工程、代码生成、自主决策、软件设计、测试生成和软件维护这六个关键SE主题中的应用。
- 分析LLMs和LLM-based Agents在SE中面临的挑战和未来发展方向: 论文旨在分析LLMs和LLM-based Agents在SE应用中存在的局限性,并展望未来研究方向,推动LLM-based Agents在SE领域的进一步发展。
- 调研并总结评估LLMs和LLM-based Agents在SE任务中性能的基准数据集和评估指标: 论文旨在调研并总结评估LLMs和LLM-based Agents在SE任务中性能的基准数据集和评估指标,为后续研究提供参考。
- 调研并总结在SE中利用LLMs时采用的主要实验模型和方法: 论文旨在调研并总结在SE中利用LLMs时采用的主要实验模型和方法,为后续研究提供参考。
采用方法
这篇论文采用的是文献综述(Survey)的方法,对现有研究进行系统性的收集、整理和分析。具体方法包括:
- 文献检索: 主要通过DBLP和arXiv数据库,检索2023年下半年至2024年5月的相关研究论文。使用关键词,如"Large Language Models"、"LLM-based Agents"、"Software Engineering"以及各个SE子领域的关键词(需求工程、代码生成等)。
- 文献筛选: 排除非LLM相关、页数过少(少于7页)、格式错误或学生项目的论文。
- 滚雪球法: 通过已筛选的论文,进一步查找引用的重要文献。
- 分类整理: 将收集到的论文按照六个SE主题进行分类,并区分LLMs和LLM-based Agents的应用。
- 对比分析: 对比分析LLMs和LLM-based Agents在任务、基准数据集和评估指标上的差异。
- 总结归纳: 总结LLMs和LLM-based Agents在SE中的应用现状、挑战和未来发展方向。
关键结果
这篇论文的主要研究结果和贡献包括:
- 明确区分了LLMs和LLM-based Agents在SE中的应用: 论文明确了LLMs和LLM-based Agents的区别,并分析了它们在SE任务中的异同,填补了现有研究的空白。
- 总结了LLMs和LLM-based Agents在六个关键SE主题中的应用: 论文详细总结了LLMs和LLM-based Agents在需求工程、代码生成、自主决策、软件设计、测试生成和软件维护这六个关键SE主题中的应用,为研究者提供了全面的参考。
- 分析了LLMs和LLM-based Agents在SE应用中面临的挑战: 论文指出了LLMs在上下文长度限制、幻觉问题、无法使用外部工具等方面的局限性,以及LLM-based Agents在数据集标准化和规模化方面存在的不足。
- 展望了LLM-based Agents在SE领域的未来发展方向: 论文认为,LLM-based Agents在SE领域具有广阔的应用前景,未来的研究方向包括多智能体协作、自动化流程、持续学习和优化等。
- 总结了评估LLMs和LLM-based Agents在SE任务中性能的基准数据集和评估指标: 论文总结了常用的基准数据集(如HumanEval、MBPP、Defects4J等)和评估指标(如Pass@k、F1 Score、准确率等),为后续研究提供了参考。
- 总结了在SE中利用LLMs时采用的主要实验模型和方法: 论文总结了常用的实验模型