Treffer: Performanse alata za računanje perzistentne homologije u primjenama na pouzdanost softvera – znanstveno istraživački projekt ; Performance of Persistent Homology Tools in Software Reliability Applications – Research Project

Posljednjih godina topološka analiza podataka postala je važan aspekt moderne znanosti o podacima. Perzistentna homologija jedna je od njenih popularnih značajki, a postoji nekoliko specijaliziranih alata za njen izračun. S druge strane, pouzdanost softvera može se proučavati kao vremenski niz otkrivenih pogrešaka u softveru ili pojava kvarova softvera. Topološka analiza podataka takvih vremenskih nizova svodi se na izračun perzistentne homologije određenih skupova točaka vezanih uz vremenske nizove u dovoljno visokoj dimenziji. Cilj ovog rada bio je istražiti koji je od alata za izračun perzistentne homologije najprikladniji za primjene u analizi pouzdanosti softvera. Istraživanje je provedeno na skupu od 120 skupova točaka konstruiranih iz 60 simuliranih vremenskih nizova prema četiri različita modela rasta pouzdanosti softvera (Goel-Okumotov, Odgođeni model oblika slova S, Gompertzov, Yamadin). Analizirano je pet glavnih alata: Dionysus, DIPHA, Eirene, GUDHI i Ripser. Eksperimenti su provedeni na standardiziranoj hardverskoj konfiguraciji s AMD Ryzen 7 4800H procesorom i 32 GB RAM memorije pod Linux Mint 21.2 operacijskim sustavom. Svaki vremenski niz transformiran je u skupove točaka pomoću kliznog prozora širine 5 i 10, što je rezultiralo 5-dimenzionalnim i 10-dimenzionalnim skupovima točaka. Za svaki alat mjereno je vrijeme izvršavanja izračuna perzistentne homologije do dimenzije 3, a rezultati su statistički validirani pomoću t-testova. Glavni zaključak je da je najbolji alat po performansama Eirene s prosječnim vremenom izvršavanja od 3.3 sekunde, zatim slijedi GUDHI s 16.9 sekundi, pa Ripser s 23.8 sekundi. Dionysus i DIPHA bili su značajno sporiji s prosječnim vremenima od 369.8 i 432.9 sekundi respektivno. Također je utvrđeno da vremena izračuna svih alata snažno ovise o osnovnom modelu rasta pouzdanosti softvera koji vremenski niz slijedi. Gompertzov model pokazao se najbrži za obradu s prosjekom od 6.6 sekundi, dok je Goel-Okumotov model bio najizazovniji za sve alate s prosjekom od 553.5 sekundi. ...