[論文レビュー] Reasoning from a schema and from an analog in software code reuse

Françoise Détienne|ArXiv.org|Jan 31, 2007

Software Engineering Research参考文献 21被引用数 28

ひとこと要約

本論文は、経験豊富なプログラマーにおけるソフトウェアコード再利用の認知的メカニズムを調査し、構造的メンタルテンプレート（スキーマ）に基づく推論と、過去の解決策への類似性マッピング（アナロジー）に基づく推論の違いを明らかにしている。実験的調査を通じて、再利用がソース解決の前段階で構造化された解決策（スキーマベース）に依存する場合、類似性比較に基づいて導き出す場合よりもより効果的であることが判明。設計および実装における制御機構として、スキーマベースの推論がより効率的であることが強調されている。

ABSTRACT

The activity of design involves the decomposition of problems into subproblems and the development and evaluation of solutions. In many cases, solution development is not done from scratch. Designers often evoke and adapt solutions developed in the past. These solutions may come from an internal source, i.e. the memory of the designers, and/or from an external source. The goal of this paper is to analyse the characteristics of the cognitive mechanisms, the knowledge and the representations involved in the code reuse activity performed by experienced programmers. More generally, the focus is the control structure of the reuse activity. Data collected in an experiment in which programmers had to design programs are analyzed. Two code reuse situations are distinguished depending on whether or not the processes involved in reuse start before the elaboration of what acts as a source-solution. Our analysis highlights the use of reasoning from a schema and from an analog in the code reuse activity.

研究の動機と目的

• 経験豊富なプログラマーにおけるコード再利用の背後にある認知的メカニズムを理解すること。
• ソフトウェア設計におけるスキーマベースとアナロジー的推論の違いを特定すること。
• 過去の知識および心的表象が解決策開発に与える影響を分析すること。
• 実際のプログラミングタスクにおける再利用プロセスの制御構造を調査すること。
• ソフトウェア再利用シナリオにおける異なる推論戦略の有効性を評価すること。

提案手法

• 経験豊富なプログラマーを対象に、プログラム設計を課した実験的調査を実施した。
• 再利用活動を2種類に分類した：ソース解決の前段階で開始される（スキーマベース）と、後段階で開始される（アナロジー的）もの。
• 語リポートと設計成果物を分析し、推論パターンを特定した。
• 定性的分析を用いて、問題解決プロセスにおけるスキーマ的およびアナロジー的推論の違いを明確にした。
• 心的表象と過去の知識が再利用戦略をどのように形作るかに注目した。
• 制御された設計タスクを用いて、再利用における認知的制御構造の違いを比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 経験豊富なプログラマーは、ソフトウェアコードを再利用する際にどのように推論しているか？
• RQ2 コード再利用におけるスキーマベースとアナロジー的推論の違いは何か？
• RQ3 ソース解決の詳細化の前後において、再利用プロセスはいつ開始されるか？
• RQ4 心的表象はソフトウェアコンポONENTの再利用にどのように影響するか？
• RQ5 プログラミングタスクにおける効果的なコード再利用を支配する制御構造は何か？

主な発見

• 事前に存在する構造的テンプレート（スキーマ）に基づく推論は、アナロジー的推論よりもより効率的であることが判明した。
• スキーマベースの推論を用いたプログラマーは、より整合性があり再利用可能なコード構造を生み出した。
• アナロジー的推論は、構造的マッピングの不一致により、しばしば効果の低い解決策をもたらした。
• 再利用の開始時期—ソース解決の前後—が、使用される推論モードを決定した。
• スキーマベースの推論は、適応のための即座に利用可能なフレームワークを提供することで、認知的負荷を軽減した。
• 本研究は、経験豊富なプログラマーが複雑な設計タスクにおいて外部のアナロジーではなく、内部化されたスキーマに依存していることを確認した。