[論文レビュー] Towards Ecology Inspired Software Engineering

Benoît Baudry, Martin Monperrus|arXiv (Cornell University)|May 5, 2012

Advanced Software Engineering Methodologies参考文献 14被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、生態学的原則——特に多様性と避難所ダイナミクス——を応用することで、ソフトウェアシステムの安定性とオープン性を向上させる、新しいパラダイム「エコロジーインスパイアドソフトウェア工学」を提唱する。GitHubのフォークデータを分析することで、『避難所効果』を実証的に検証した。これは、人気のないプロジェクトが成功した派生ソフトウェアの源となる現象であり、保守されていないコードを公開することで、長期的なソフトウェア多様性とレジリエンスが促進されることを示唆している。

ABSTRACT

Ecosystems are complex and dynamic systems. Over billions of years, they have developed advanced capabilities to provide stable functions, despite changes in their environment. In this paper, we argue that the laws of organization and development of ecosystems provide a solid and rich source of inspiration to lay the foundations for novel software construction paradigms that provide stability as much as openness.

研究の動機と目的

• 生物多様性や避難所ダイナミクスといった生態学的原則が、新しいソフトウェア工学パラダイムを生み出すのに意味的に応用可能かどうかを検討すること。
• オープンで進化し続けるソフトウェアシステムと、安定性と信頼性の必要性との間にある緊張を解消すること。
• 保守されていないソフトウェアプロジェクトが、将来の成功した派生ソフトウェアの『避難所』として機能するかどうかを調査すること。
• オープンソースエコシステムが、特に避難所効果を含む生態学的行動を示しているという実証的証拠を提供すること。
• ソフトウェアの公開およびフォークプラットフォームが、多様性と長期的システムレジリエンスを支援するよう提言すること。

提案手法

• 生物多様性、食物連鎖、避難所効果といった生態学的概念をソフトウェアシステムにマッピングし、新しい設計原則を生み出すこと。
• 自動化されたプログラム変異と設定導出を用いて、ソフトウェアモジュールにおける遺伝的・機能的多様性をシミュレートすること。
• 最もフォーク数の多かった48のオープンソースプロジェクトのGitHubフォークデータを分析し、生態学的現象に類似したパターンを同定すること。
• フォーク数とウォッチャー数を測定することで、避難所効果の構成妥当性を検証すること。
• 生態学的ネットワーク理論を応用し、ソフトウェアの依存関係や相互作用を生産者-消費者関係や共生関係としてモデル化すること。
• ソフトウェアプラットフォームが、保守されていないコードですら公開することを奨励すべきであり、これによりグローバルなソフトウェア貯水池が形成されると提言すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 生物多様性や避難所効果といった生態学的原則を、ソフトウェア工学に意味的に応用することで、システムの安定性とオープン性を向上させることができるか？
• RQ2 保守されていないソフトウェアプロジェクトは、成功した高フォローアウト派生ソフトウェアが出現する避難所として機能するか？
• RQ3 フォーク数は、オープンソースエコシステムにおけるソフトウェア成功の妥当かつ信頼性のある指標と見なせるか？
• RQ4 現実のオープンソースシステムは、避難所効果といった生態学的ダイナミクスをどの程度示しているか？
• RQ5 ソフトウェア工学の実践は、生態系のレジリエンスと適応性を模倣するようにどのように再構築できるか？

主な発見

• 避難所効果は、Janus、Sinatra、Delayed_jobという3つのオープンソースプロジェクトで実証的に観察された。これらの成功した派生ソフトウェアは、人気のない親プロジェクトから生まれた。
• Janusは533件の直接フォークを記録したが、親プロジェクトのvimrcはわずか5件のフォークにとどまり、顕著な避難所効果が確認された。
• Sinatraは341件の直接フォークを記録し、親プロジェクトは66件のフォークにとどまった。これにより、避難所現象のさらなる妥当性が裏付けられた。
• Delayed_jobは315件の直接フォークを記録し、親プロジェクトは181件のフォークであった。これは、人気のないソースから成功した派生ソフトウェアが生まれるというパターンを強化するものであった。
• 成功した派生ソフトウェアのウォッチャー数は、親プロジェクトよりも顕著に高かった。これは、フォーク数が成功指標として妥当であることを支持する。
• 研究結果から、保守されていないソフトウェアでさえも、グローバルなソフトウェア貯水池を形成し、長期的なシステム多様性とレジリエンスを高めることに貢献する可能性があると示唆された。