AI编程利器:Copilot
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2022-10-08 16:44
2021 年 6 月 30 日，微软旗下代码托管平台 GitHub 推出了名为 Copilot 的 AI 结对编程工具，Copilot 的主要定位是提供代码补全与建议功能，可根据当前文件的内容和光标位置自动生成代码。
据了解，Copilot 由 OpenAI 的 Codex 系统提供支持。据 Copilot 网站称，Codex 模型由“互联网上的公共代码和文本”训练，“既能理解编程，也能理解人类语言”。作为 Visual Studio Code 的扩展，Copilot “将你的评论和代码发送到 GitHub Copilot 服务，然后它会使用 OpenAI Codex 来合成并建议个别行和整个函数”。
作为一款 AI 编程神器，Copilot 从诞生之初就争议不断。
拥护者认为它确实可以提高生产力，反对者认为它写的代码错误率高，开发者还需要花费额外的时间做代码审查。有的争议焦点集中在 Copilot 是否涉及侵权上——毕竟 Copilot 宣称的基于公开代码训练，其实是在未遵循开源许可证的情况下，肆意“抄袭”开源代码。
在 Copilot 正式发布一年之际，GitHub 对 2000 多名开发者展开了调查，以期了解 Copilot 到底改变了什么？
Copilot 大调研结合调查与实验，GitHub 整理出一份 Copilot 在开发者群体中实际影响力的结论性资料。
GitHub 研究员 Eirini Kalliamvakou 在一篇博文中提到：由于 AI 辅助开发还是个相对较新的领域，作为研究人员，我们几乎找不到可供借鉴的早期成果。我们希望衡量 GitHub Copilot 的实际效果如何，而且在早期观察和用户采访之后，我们决定对 2000 多名开发者进行大规模调查，了解他们的使用体验和感受。
在设计研究方法时，我们主要考虑到以下三大重点：
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立足整体关注生产力。在 GitHub，我们喜欢广泛且可持续地考量开发者的生产力及相关影响因素。我们使用 SPACE 生产力框架选择需要调查的具体方向。
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考量来自开发者的第一手观点。我们开展了多轮研究，包括定性（认知）与定量（观察）数据，希望拼凑出可靠的真相。我们希望验证：（1）用户的实际体验，能否证实我们推断出的结论？（2）我们的定性反馈，是否同样适合更广大的用户群体？
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评估 GitHub Copilot 在日常开发场景中的效果。在设计研究方法时，我们特别注意覆盖专业开发人员，并围绕他们在工作日内面对的典型任务进行测试设计。最终的调查结果，既有意料之中的发现，也有意外惊喜。
除了加快开发速度之外，Copilot 还能给程序员带来哪些额外帮助？
调查发现：
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开发者满意度有所提升。60% 至 75% 的用户表示，他们对现在的工作体验更满意，编码时的精神压力更小，而且 Copilot 能帮助他们更专注地达成令人满意的工作成效。
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缓解精神内耗。开发者们报告称，Copilot 能帮助他们稳步推进开发流程（73%），并在处理重复性任务期间降低精力消耗（87%）。
有近 90% 的开发者们表示，在使用 Copilot 时，他们完成任务，特别是重复性任务的速度更快了。这也符合 GitHub 在产品设计时做出的基本预期。
为了在实践中观察并量化这种提升效果，GitHub 组织了一场对照实验。两个受试小组（其中一组使用 Copilot）需要接受计时，核算用 JavaScript 编写 HTTP 服务器的平均用时。
实验发现：
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使用 Copilot 的小组完成任务的比例更高，为 78%，未使用 Copilot 的小组完成任务比例为 70%。
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更显著的区别在于，使用 Copilot 的开发者完成任务的速度明显更快，要比未使用 Copilot 的开发者快 55%。具体来看，使用 Copilot 的开发者完成此项任务的平均用时为 1 小时 11 分钟，而未使用 Copilot 的开发者平均用时达 2 小时 41 分钟。综上，该项调查和实验最终得出的结论是，“Copilot 有助于加快工作完成速度，帮助开发者减少精神内耗，以更加饱满的精神状态专注于工作内容，最终在自己的编码过程中找到更多乐趣。”
对于这一调查结果，有开发者留言表示支持：“使用 Copilot，我能尽量少把精力浪费在枯燥重复的工作身上。它点燃的灵感火花，让我感到编码过程更有趣、更高效了。”
GitHub 研究员 Eirini Kalliamvakou 表示，“随着 Copilot 的出现，我们在 AI 驱动型代码补全工具的探索道路上不再是孤军奋战。在实际生产领域，我们最近看到一项针对 24 名学生的评估，谷歌也在内部评估利用机器学习增强代码补全的可能性。
着眼于整个行业，研究社区正认真分析 GitHub Copilot 在各类场景下的实际影响，包括教育、安全、劳动力市场，乃至开发者的实践与行为。我们目前正在各类环境下观察 Copilot 的实际效果。这是个不断发展的领域，我们对研究社区和自身调查中的发现感到振奋，也将未来几个月内为大家揭晓更多消息。”
为什么 Copilot 会编写出 糟糕的代码？GitHub 的调研结果展现了 Copilot 在开发者群里中起到积极作用的一面，但任何事物都有其两面性，Copilot 本身带有的争议也不容忽视。开发者在决定是否采用 Copilot 前，需要对其有充分的了解。
其中，Copilot 比较大的一个争议点在于代码错误率高。
Copilot 由名为 Codex 的深度神经网络语言模型提供支持，该模型在 GitHub 上的公共代码存储库上进行了训练。它读取了 GitHub 的整个公共代码档案，其中包含数千万个存储库，汇聚了来自许多世界上最优秀程序员的代码。
那么，为什么 Copilot 还是会编写出糟糕的代码呢？
根据 OpenAI 的论文，Codex 只有 29% 的时间会给出正确答案。而且它编写的代码往往重构得很差，无法充分利用现有的解决方案（即使这些方案就在 Python 的标准库中）。
Copilot 编写出糟糕的代码，原因在于语言模型的工作机制。它们反映的是大多数人的平均写作水平。它们不知道什么是正确的，什么是好的写法。GitHub 上的大多数代码（根据软件标准）相当陈旧，并且（根据定义）是由水平一般的程序员编写的。
Copilot 尽力猜测的是，如果这些程序员正在编写的是你面对的这些文件，他们可能会写什么代码。OpenAI 在他们的 Codex 论文中讨论了这一点：
“与其他训练目标是预测下一个词符的大型语言模型一样，Codex 会生成与其训练分布尽可能相似的代码。这样做的一个后果是，这种模型可能会做一些对用户无益的事情”
Copilot 之所以比那些水平一般的程序员更糟糕，一个关键问题在于，它甚至没有尝试编译代码或检查代码是否有效，也没有考虑过自己是否真的遵循了文档的指示。此外，Codex 没有接受过去一两年内创建代码的训练，因此它完全没学过最新版本、库和语言特性。例如，提示它创建 fastai 代码后，它只会给出使用 v1 API 的建议，而不是大约一年前发布的 v2 版本。
值得一提的是，今年 4 月，微软推出了 AI 代码审查工具 Jigsaw，以期进一步提升 AI 编码的准确率。
在研究论文《Jigsaw：当大型语言模型牵手程序综合》（Jigsaw: Large Language Models meet Program Synthesis，文章已被国际软件工程会议 ICSE 2022 接收）中，微软介绍了一种可以提高这类大型语言模型性能的新工具。Jigsaw 中包含可以理解程序语法及语义的后处理技术，可利用用户的反馈不断提升修正能力。配合多模输入，Jigsaw 即可为 Python Pandas API 合成代码。
随着 Jigsaw 逐步在提高系统准确性方面发挥重要作用，Copilot 这类 AI 编程工具准确率或将获得提升。
参考链接：
https://github.blog/2022-09-07-research-quantifying-github-copilots-impact-on-developer-productivity-and-happiness/
https://www.infoq.cn/article/mvLSYZfNmhmCj7vN8KVP
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