論文の概要: Quality-Driven Selective Mutation for Deep Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.22640v1
- Date: Fri, 24 Apr 2026 15:15:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-27 15:36:26.515674
- Title: Quality-Driven Selective Mutation for Deep Learning
- Title(参考訳): ディープラーニングのための品質駆動型選択変異
- Authors: Zaheed Ahmed, Emmanuel Charleson Dapaah, Philip Makedonski, Jens Grabowski,
- Abstract要約: ディープラーニングのための選択的突然変異は、耐性があり現実的な変異をもたらすオペレータ構成を選択することで、突然変異の生成と実行のコストを削減することを目的としている。
本研究では,2つの相補的軸(抵抗とリアリズム)に沿って変異品質を定量化する確率的枠組みを提案する。
品質駆動的選択は、典型的な抵抗性とリアリズムを保ちながら、生成した突然変異体の数を最大55.6%減少させることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.31498833540989407
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Mutants support testing and debugging in two roles: (i) as test goals and (ii) as substitutes for real faults. Hard-to-kill mutants provide better guidance for test improvement, while realism is essential when mutants are used to simulate real bugs. Building on these roles, selective mutation for deep learning (DL) aims to reduce the cost of mutant generation and execution by choosing operator configurations that yield resistant and realistic mutants. However, the DL literature lacks a unified measure that captures both aspects. This study presents a probabilistic framework to quantify mutant quality along two complementary axes: resistance and realism. Resistance adapts the classical notion of hard-to-kill mutants to the DL setting using statistical killing probabilities, while realism is measured via the generalized Jaccard similarity between mutant and real-fault detectability patterns. The framework enables ranking and filtering of low-quality mutation-operator configurations without assuming a specific use case. We empirically evaluate the approach on four datasets of real DL faults. Three datasets (CleanML, DeepFD, and DeepLocalize) are used to estimate and select high-quality operator configurations, and the held-out defect4ML dataset is used for validation. Results show that quality-driven selection reduces the number of generated mutants by up to 55.6% while preserving typical levels of resistance and realism under baseline-aligned selection thresholds. These findings confirm that dual-objective selection can lower cost without compromising the usefulness of mutants for either role.
- Abstract(参考訳): ミュータントは2つの役割でテストとデバッグをサポートする。
i) テスト目標として、そして、
(二)実断層の代用として
ハード・トゥ・キル変異体はテスト改善のためのより良いガイダンスを提供するが、実際のバグをシミュレートするために変異体を使用する場合、リアリズムは必須である。
これらの役割に基づいて、深層学習のための選択的突然変異(DL)は、抵抗的で現実的な変異をもたらすオペレータ構成を選択することで、変異生成と実行のコストを削減することを目的としている。
しかし、DL文学には両方の側面を捉える統一的な尺度が欠けている。
本研究では,2つの相補的軸(抵抗とリアリズム)に沿って変異品質を定量化する確率的枠組みを提案する。
抵抗性は、統計的殺人確率を用いたDLセッティングの古典的な概念に適応する一方、現実主義は、ミュータントとリアルフォールト検出可能性パターンの一般化されたジャカード類似性によって測定される。
このフレームワークは、特定のユースケースを仮定することなく、低品質の突然変異操作者構成のランク付けとフィルタリングを可能にする。
実際のDL故障の4つのデータセットに対するアプローチを実証的に評価した。
3つのデータセット(CleanML、DeepFD、DeepLocalize)を使用して、高品質な演算子構成を推定し、選択する。
その結果、品質駆動的な選択は生成した変異体の数を最大55.6%減らし、ベースラインに整列した選択しきい値の下での抵抗性とリアリズムの典型的なレベルを保っていることがわかった。
これらの結果から,両目的選択は,いずれの役割にも変異体の有用性を損なうことなく,コストを下げる可能性が示唆された。
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