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ChatGPT对于软件架构与开发的影响

作者:Binary-Royallu科技发布时间:2023-06-12

            使用ChatGPT进行编程可以大大提高开发效率。此外,基于ChatGPT进行编程也会带来一些有趣的生产方式变化。在软件开发的工程实践中,我们通常会采用一种假设:重写比重构更慢。但是,在使用ChatGPT进行编程时,我们会发现重写会更快。尽管测试仍然很重要,因为测试会告诉ChatGPT是否正确重写,但ChatGPT本身也可以根据实现代码推理出需要哪些更多的测试用例。这将形成一个恐怖的飞轮,人类提供简单的测试和需求,让ChatGPT编写出符合测试的实现,然后让ChatGPT根据实现和需求反向推理出需要哪些更多的测试,并给出测试用例和可以执行的测试代码。这样的工作方式与测试驱动开发(TDD)很像,只是其中最耗费脑力的部分:基于测试改进代码和想出更多测试”变成了AI的工作,而人只需要让AI按照TDD的方式工作并适时纠偏即可

基于这种生产方式及其可观的收益,我们很容易得出一个结论:ChatGPT可以用于简单小单元的开发,但对于更复杂的系统,它能否提供帮助呢?一般来说,由于算力的限制,ChatGPT输入的文本是有限的,而且ChatGPT自身的封闭性使得自建业务上下文的大语言模型AI是不可能的。然而,我们可以从工程化的角度出发,将复杂系统拆分为小单元,用简单逻辑拼装起来。既然ChatGPT可以完成小单元的编程,并以惊人的效率完成为何不发明一种架构来充分利用这种生产力的提升呢?

这种架构看起来很像深度神经网络,每一层都是可以互相替换的细分的功能点单元。每个细分的功能点单元都可以封装为一个通用的调用接口,比如抓取不同的网站的逻辑,这些逻辑是可以被封装在代码中的,并且可以用一DSL来描述。这种DSL可以交给AI来学习,这些DSL不是中文,而是更结构化更形式化的语言,对于AI来说反而很友好。人可以通过TDD的方式修正它的组合结果,最终得到一个可以用于进行复杂系统开发的方式。

虽然这种方式目前还处于畅想中,但逻辑上可以做到的事情,最终一定会发生。这种新的方式一方面降低了对开发人员能力的要求,另一方面又保证了每个节点都按照唯一证明可以保证质量的工作方式:TDD来进行开发。这种方式可以为我们的追赶带来极大的意义。由于中国的软件开发人员能力存在很大的问题,我们可能受限于AI所需的配套定制软件而追赶缓慢。但这种新的方式一方面降低了对开发人员能力的要求,另一方面却恰好保证了每个节点都按照唯一证明可以保证质量的工作方式:TDD,来进行软件开发。于是我们得到了一种既科学又不需要长期训练获得的能力作为运转基础的生产方式。

最终,我们可以得出结论ChatGPT可以用于简单小单元的开发,而对于更复杂的系统,我们可以采用一种类似于深度神经网络的架构,将复杂系统拆解为小单元,再用AI完成小单元的组合,从而实现复杂系统的开发这种方式既提高了生产力,又保证了质量,但更重要的是,它为我们带来了一种全新的软件开发思维方式。这种方式不仅仅是一种技术上的创新,更是一种理念上的创新。我们不再局限于传统的软件开发方式,而是采用了一种更为开放、自由和创新的方式来进行软件开发。

在这种开放性的思维方式下,我们可以不再局限于传统的软件开发范式,不再局限于传统的技术框架和工具,而是充分利用现有的技术和工具,灵活地选择和组合,以达到最优的效果。同时,我们也可以吸纳更多的外部资源,比如开源代码、第三方库、人才等等,让它们与我们的系统无缝地融合在一起,形成一个更为强大、更为开放的系统。

1.       ChatGPT 充当解释器,弥合 IT 管理人员与用户之间的差距

ChatGPT 的意义不仅仅在于帮助非开发人员创建定制的应用程序。通常,IT 项目失败源于 IT 专家和最终用户之间的沟通不畅,而不是项目管理或交付问题。由于技术人员和非技术人员使用不同的术语进行交流,因此要求和预期结果可能会在翻译中被误解或丢失。

在这些情况下,ChatGPT 可以充当解释器,弥合 IT 系统管理人员与日常用户之间的差距。它有可能促进更有效的沟通,使用户无需技术专业知识即可实现所需的更改。

组织变革是一项复杂的工作,具有许多固有的挑战和不确定性。在考虑采用 ChatGPT 时,在评估合适的解决方案之前,首先定义期望的结果并构建业务案例至关重要。避免被围绕技术的炒作所左右,并记住始终关注最初的问题。

如果 ChatGPT 成为您组织实现更快、更具适应性的变革战略的一部分,那么它可能是一个值得考虑的有价值的工具。但是,该技术必须处于能够使其蓬勃发展并提供最佳结果的环境中。

要让 ChatGPT 等技术充分发挥其潜力,它们可能需要在传统 IT 领域之外运行。 ChatGPT 有能力弥合所有组织中技术用户和非技术用户之间的鸿沟,加速组织变革并促进更有利的结果。作为与low-code平台有一些相似之处的工具,ChatGPT 最终可能会在最初开发它的 IT 部门之外蓬勃发展。

将 ChatGPT 集成到更多样化的环境中引发了一个问题,即 IT 是否准备好放手并将该技术推向新的视野。如果 ChatGPT 继续发展,它可能会对low-code和no-code开发行业产生重大影响,从而增强或破坏当前的格局。然而,包括AppMaster在内的这些平台的未来取决于拥抱变革的潜力并应对 ChatGPT 等 AI 进步给行业带来的挑战。

2.       通过TDD的方式修正它的组合结果

(1)什么是TDD

测试驱动开发(Test-Driven Development,TDD)是一种软件开发方法论,其核心理念是在编写实际代码之前先编写测试代码。以下是对TDD的一一介绍:

① 基本原则:TDD的基本原则是"红-绿-重构",也称为测试-编码-重构循环。这个循环包括三个主要步骤:先编写失败的测试用例(红),然后编写能够通过这些测试用例的代码(绿),最后对代码进行重构以提高代码质量。

② 测试优先:在TDD中,测试被置于开发的前导地位。首先编写测试用例,然后再编写代码来满足这些测试用例。这种测试优先的方式可以帮助开发人员更好地理解需求和功能,并在开发过程中保持代码的正确性。

③ 简单明确的测试用例:TDD鼓励编写简单明确的测试用例,每个测试用例应该只验证一个特定的功能或行为。测试用例应该具体、可测量,并且能够捕获代码的预期行为。通过编写具体的测试用例,可以更好地理解代码的功能和预期输出。

④ 快速反馈:TDD的一个重要特点是快速反馈。由于测试是在每次代码更改之前运行的,因此可以立即获得有关代码是否通过测试的反馈。这有助于及早发现和修复潜在问题,提高代码质量和稳定性。

⑤ 重构:在通过所有测试用例之后,可以进行代码的重构。重构是指改进代码的结构和设计,以提高可读性、可维护性和性能等方面的质量。通过重构,可以确保代码保持整洁和可扩展,同时保持测试通过。

⑥ 迭代开发:TDD是一个迭代的开发过程。每次迭代都包括编写测试用例、编写代码以通过测试、进行重构,并在此基础上继续下一轮迭代。这种迭代的方式有助于逐步构建出可靠的软件系统,并逐步满足用户需求。

TDD的目标是通过编写测试用例来驱动软件的开发,并保证代码的正确性和稳定性。它强调了测试的重要性,帮助开发人员更好地理解需求、设计可测试的代码,并通过持续的测试和重构来提高代码质量。

(2)除了TDD还有什么开发方式

除了测试驱动开发(TDD),目前通常的开发方式还包括以下几种:

① 面向过程的开发:在面向过程的开发方式中,开发人员根据任务需求直接编写程序的一系列步骤,将重点放在算法和逻辑上。这种方式通常不包括显式的测试阶段,而是通过手动测试来验证程序的正确性。

② 敏捷开发(Agile Development):敏捷开发是一种以迭代和增量方式开发软件的方法。它强调团队合作、快速响应变化和持续交付价值。敏捷开发采用短周期的迭代开发,每个迭代通常持续几周到几个月,团队根据优先级确定每个迭代要实现的功能,并通过持续集成和测试来确保软件质量。

③ 增量式开发:增量式开发是一种将软件系统划分为多个独立的增量或模块进行开发的方法。每个增量都包含特定的功能或功能集,通过不断地添加新的增量来逐步构建完整的系统。这种方式可以减少整体开发时间和风险,并允许系统在开发过程中进行测试和部署。

④ 迭代开发:迭代开发是一种将软件开发过程划分为多个迭代周期的方法。每个迭代周期通常持续数周到数月,并包括需求分析、设计、编码、测试和部署等阶段。在每个迭代周期结束时,会产生一个可工作的软件版本,通过用户反馈和需求变更来指导后续迭代的开发。

⑤ 基于组件的开发:基于组件的开发是一种将软件系统划分为独立组件进行开发的方法。每个组件具有特定的功能或服务,并可以在系统中被重复使用。这种方式可以提高开发效率和代码重用性,同时也需要进行集成测试以确保组件之间的正确交互和协作。

这些开发方式都有各自的特点和适用场景,开发团队可以根据项目需求和开发目标选择最合适的方式进行开发。

(3)TDD的具体组织方式

测试驱动开发(TDD)的具体工作组织方式通常遵循以下步骤:

① 编写测试用例(Write Test Cases):在开始编写实际代码之前,首先编写测试用例来描述所需功能的期望行为。测试用例应该具体、明确地定义输入和预期输出,以便后续验证代码的正确性。

② 运行测试用例(Run Test Cases):运行编写的测试用例,此时测试用例应该失败,因为尚未编写相应的实际代码。这个阶段的目标是确保测试用例是有效的,并且测试框架能够正确运行。

③ 编写最小实现(Write Minimal Implementation):为了使测试用例通过,编写最小的实现代码。这个阶段的目标是满足测试用例的要求,而不是编写完整的功能代码。这样可以逐步推进开发过程,避免一次性编写大量代码。

④ 运行测试用例(Run Test Cases):再次运行之前编写的测试用例,此时应该能够通过测试。如果测试用例失败,说明实现代码存在问题,需要进行调试和修复。

⑤ 重构代码(Refactor Code):在测试用例通过之后,可以对代码进行重构以提高代码的质量和可读性。重构代码不应该改变功能的行为,而是改进代码的结构和设计。

⑥ 重复上述步骤(Repeat Steps):根据项目需求,重复进行上述步骤,编写新的测试用例并逐步完善功能代码。每次迭代都应该遵循测试-编码-重构的循环,以确保代码的正确性和质量。

测试驱动开发的核心思想是先编写测试用例,再编写代码以满足测试用例的要求,这样可以确保代码的正确性和可测试性。通过不断迭代、重构和测试,可以逐步构建高质量的软件系统。

(4)TDD的工作方法

以下是一种采用测试驱动开发(TDD)方式,通过编写测试用例并使用DSL生成代码进行测试的方法:

① 确定需求和功能点:首先,明确您要开发的系统的需求和功能点。将这些需求和功能点分解为小的单元,以便进行逐步的开发和测试。

② 编写测试用例:为每个功能点编写相应的测试用例。测试用例应该覆盖功能点的各种输入和预期输出情况。测试用例应该具体、明确,并且尽可能全面地覆盖功能点的各种情况。

③ 定义DSL语法和语义:根据测试用例和功能点的要求,定义DSL的语法和语义。DSL应该能够描述功能点的输入、输出、边界条件等。确保DSL的语法和语义与需求一致,以便生成符合预期的代码。

④ 使用DSL生成代码:利用已定义的DSL,根据测试用例中的需求和预期输出,生成相应的代码实现。DSL可以将测试用例转化为具体的代码逻辑,包括函数调用、数据操作等。

⑤ 运行测试用例:将生成的代码与测试用例结合,运行测试用例进行验证。确保生成的代码能够通过测试用例,并产生预期的输出结果。

⑥ 迭代和修正DSL和代码:根据测试用例的结果,分析代码的问题和缺陷。在需要的情况下,修正DSL的定义,以及生成的代码逻辑,以使其符合需求和预期输出。

⑦ 持续集成和自动化测试:建立持续集成和自动化测试环境,将DSL生成的代码集成到系统开发流程中。确保每次代码更新后,自动运行相应的测试用例进行验证,以及及时发现和修复潜在问题。

通过以上步骤,您可以采用测试驱动开发的方式,通过编写测试用例并使用DSL生成代码进行测试。这种方法可以帮助您确保生成的代码符合需求和预期输出,并能够逐步构建出复杂系统的各个功能点。请注意,DSL的定义和代码生成过程需要不断迭代和修正,以适应实际需求和系统的变化。

 

3.       DSL(领域特定语言)来描述深度神经网络架构

(1)架构思想

一个深度神经网络,其中每一层都由可以互相替换的功能点单元组成。每个功能点单元都可以封装为一个通用的调用接口,用于处理不同的任务或逻辑,比如抓取不同的网站的逻辑。

这些功能点单元可以使用一种DSL(领域特定语言)来描述,这种DSL更加结构化和形式化,对于AI来说更加友好。DSL可以被交给AI进行学习,以便根据特定任务的需求生成合适的代码。人们可以通过测试驱动开发(TDD)的方式不断修正DSL的组合结果,最终得到用于进行复杂系统开发的方法。

这种架构的优势在于它的灵活性和可扩展性。通过替换和组合不同的功能点单元,可以实现各种不同的功能和任务。而通过使用DSL,可以以一种更加高级和抽象的方式描述系统的逻辑,减少了编码的复杂性。

DSL(领域特定语言)是一种专门为解决特定领域问题而设计的编程语言。与通用编程语言(如Python、Java)相比,DSL更加专注于特定领域的需求,提供了更高级、更简洁的语法和语义,以便更好地描述该领域的问题和解决方案。

(2)解释和示例说明DSL的概念

领域特定:DSL是为特定领域而设计的,它关注解决该领域中的问题。例如,对于网页抓取领域,DSL可以提供描述抓取逻辑的语法和功能。

简洁高级:DSL提供了一种高级的抽象层次,以简洁的方式表达领域问题和解决方案。它通常隐藏了底层的技术细节,使得用户可以更专注于领域本身,而无需过多考虑实现细节。

可以使用自然语言文字来描述您的需求,并通过与GPT进行交互,将其转换为DSL。

 

下面是一个示例对话,演示如何通过自然语言描述需求,并将其转换为DSL:

 

用户:我需要一个DSL来描述一个社交媒体平台的用户关系。

 

助手:好的,请描述一下您对这个DSL的期望和功能要求。

 

用户:我希望DSL能够定义用户之间的关注关系和好友关系,以及获取用户的关注列表和好友列表。

 

助手:明白了。您可以这样描述这个DSL:有一个User类,其中包含关注列表和好友列表的属性,以及用于添加和删除关注关系和好友关系的方法。DSL还应该提供方法来获取用户的关注列表和好友列表。这样的描述是否符合您的需求?

 

用户:是的,正是这样!

 

助手:好的,我将根据您的描述生成相应的DSL代码:

User {

    following: List<User>

    friends: List<User>

 

    addFollowing(user: User)

    removeFollowing(user: User)

    addFriend(user: User)

    removeFriend(user: User)

 

    getFollowing(): List<User>

    getFriends(): List<User>

}

以上就是根据您的描述生成的DSL代码。您可以使用这段DSL代码来描述和操作社交媒体平台的用户关系,包括添加和删除关注关系、好友关系,以及获取关注列表和好友列表等功能。

(3)融合DSL来测试驱动开发(TDD)

以下是一种方式来掌握使用自然语言文字描述需求,并通过与GPT进行交互转换为DSL的方法,以及使用DSL描述功能点单元并结合测试驱动开发(TDD)进行修正的流程:

① 自然语言文字描述需求:使用自然语言文字描述您要开发的复杂系统的需求。确保描述清晰、具体,并尽量避免歧义或模糊性。

② 与GPT进行交互转换为DSL:与GPT进行交互,将自然语言文字的需求转换为DSL。您可以通过向GPT提供系统需求的上下文和相关问题,以生成对应的DSL描述。

③ 定义DSL的语法和语义:根据需求和DSL的特定任务,定义DSL的语法和语义。确保DSL具有结构化和形式化的特点,以便对AI友好且易于学习。您可以定义DSL的关键字、语句、表达式、函数、数据结构等。

④ AI学习DSL:将DSL交给AI进行学习,以便根据特定任务的需求生成合适的代码。使用机器学习技术,将DSL作为输入数据,训练AI模型以生成相应的代码实现。您可以使用已有的开源工具或框架来构建和训练DSL学习模型。

⑤ 利用DSL描述功能点单元:使用已学习的DSL来描述复杂系统的功能点单元。将每个功能点抽象为DSL的语句、函数或模块,并按照DSL定义的语法和语义进行组合和描述。

⑥ 迭代和修正DSL:采用测试驱动开发(TDD)的方式,通过编写测试用例并使用DSL生成代码进行测试。根据测试结果和实际需求,不断迭代和修正DSL的组合结果,以使DSL更符合系统开发的要求。

⑦ 验证DSL的可用性:通过实际的系统开发案例,验证DSL的可用性和有效性。使用DSL来描述和实现复杂系统的功能点,并根据实际需求进行测试和调整。

通过以上流程,您可以逐步掌握使用自然语言文字描述需求,并与GPT进行交互转换为DSL的方法,以及使用DSL描述功能点单元并结合测试驱动开发进行修正的方式。这种方法能够加速系统开发过程,并提高开发效率。

请注意,DSL的设计和学习是一个复杂的过程,需要不断的实践和调整以适应实际需求。



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