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# Informatique# Génie logiciel# Intelligence artificielle

L'importance de l'ingénierie des exigences pour les systèmes d'IA

Un bon ingénierie des besoins est super important pour le succès des technologies IA.

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L'intelligence artificielle (IA) est devenue super importante dans plein de domaines, mais ça amène de nouveaux défis pour définir et gérer les besoins des systèmes d'IA. L'ingénierie des besoins (IB) est comment on gère les besoins logiciels de manière systématique, et c'est crucial pour s'assurer que les systèmes d'IA fonctionnent comme prévu. Dans cet article, on va parler de ce qui a été accompli dans le domaine de l'ingénierie des besoins pour l'IA (IB4IA), des défis rencontrés, et des directions futures pour la recherche.

Le Besoin d’Ingénierie des Besoins en IA

Avec la montée des technologies IA, on se rend compte que les méthodes traditionnelles de développement logiciel, qui se concentrent souvent sur des besoins clairement définis, peuvent pas trop bien marcher pour les systèmes d'IA. C'est parce que les systèmes d'IA apprennent et s'adaptent à partir des données plutôt que d'avoir des besoins fixes. Ce changement demande de nouvelles manières de comprendre et de gérer les besoins des systèmes d'IA efficacement.

Beaucoup de projets IA rencontrent des problèmes et finissent souvent pas à atteindre la production. Un gros pourcentage de ces projets échoue, ce qui montre qu'il y a un écart dans l'application et la compréhension des besoins dans le développement de l'IA. Il est essentiel de combler ces lacunes pour garantir la mise en œuvre réussie des technologies IA.

Étude de Cartographie Systématique

Pour avoir un aperçu du paysage actuel de l'IB4IA, une étude de cartographie systématique a été réalisée. L'objectif était de rassembler des infos sur ce qui a été accompli, quelles méthodes sont utilisées, et quels écarts existent encore dans la recherche. Ça a été fait grâce à une recherche complète et une analyse des études pertinentes.

Sur un total de 126 études primaires, la plupart des recherches existantes sur l'IB4IA se concentre sur deux domaines principaux : l'analyse des besoins et l'élaboration des besoins. Ces éléments sont essentiels pour définir ce que les systèmes d'IA doivent faire et pour recueillir les avis des intervenants. Cependant, plusieurs défis demeurent, notamment en ce qui concerne la spécification des besoins et le fossé entre les ingénieurs en apprentissage machine et les utilisateurs finaux.

Défis Communs en Ingénierie des Besoins pour l'IA

1. Spécification des Besoins

Un des principaux défis en IB4IA est de spécifier les besoins de manière claire et précise. Les systèmes d'IA traitent souvent des données qui peuvent être variables et imprévisibles. Ça complique la définition de besoins concrets qui peuvent guider le développement.

Il faut aussi tenir compte des exigences de qualité, comme l'explicabilité, qui fait référence à la mesure dans laquelle le processus décisionnel du système peut être compris par les utilisateurs. C'est crucial pour instaurer la confiance envers les systèmes d'IA, surtout dans des applications à enjeux élevés comme la santé et la finance.

2. Considérations Éthiques Émergentes

Les technologies IA introduisent des implications éthiques qu'il faut prendre en compte. À mesure que les systèmes d'IA impactent de plus en plus la vie des gens, il devient nécessaire de s'assurer qu'ils fonctionnent de manière juste et transparente. Ça veut dire intégrer des considérations éthiques dans le processus de définition des besoins, ce qui peut compliquer la manière dont les besoins sont définis et validés.

3. Collaboration Entre Rôles

La collaboration entre les ingénieurs logiciels et les data scientists est vitale. Souvent, ces groupes ont des perspectives et priorités différentes, ce qui peut mener à des malentendus dans le processus de définition des besoins. Par exemple, les data scientists peuvent se concentrer davantage sur la qualité des données, tandis que les ingénieurs logiciels peuvent prioriser les exigences fonctionnelles. Créer un terrain d’entente entre ces rôles est essentiel pour le développement réussi des systèmes d'IA.

4. Besoin d’Adaptation des Pratiques Existantes

Bien que certaines pratiques IB traditionnelles puissent être adaptées pour l'IA, il manque encore d'outils et de techniques spécifiques qui répondent complètement aux besoins uniques des systèmes d'IA. De nombreuses études soulignent la nécessité de nouvelles pratiques qui s'adressent directement aux exigences de ces systèmes.

Contributions et Pratiques de Recherche

L'étude de cartographie a identifié à la fois des pratiques existantes et nouvelles dans le domaine de l'IB4IA. Les pratiques existantes incluent diverses techniques pour l'élaboration des besoins, comme les interviews, les enquêtes et les groupes de discussion. Ces méthodes se sont révélées efficaces pour recueillir des informations des intervenants.

Les nouvelles pratiques proposées dans la littérature insistent sur la nécessité d'approches sur mesure. Par exemple, il y a des appels à développer des modèles de besoins qui prennent en compte les défis spécifiques posés par les systèmes d'IA. Ces nouvelles pratiques se concentrent aussi sur l'intégration des considérations éthiques et de l'explicabilité dans le processus de définition des besoins.

Directions Futures pour la Recherche

Les résultats de l'étude de cartographie ont mis en évidence plusieurs domaines où davantage de recherches sont nécessaires :

1. Intégration des Facteurs Humains

Les recherches futures devraient explorer comment les connaissances et facteurs humains peuvent être intégrés dans le développement des systèmes d'IA. Comprendre les perspectives et besoins des utilisateurs est nécessaire pour développer des systèmes qui sont non seulement efficaces mais aussi dignes de confiance.

2. Amélioration de la Modélisation des Besoins

Améliorer la manière dont les besoins sont modélisés peut aider à s'assurer que les systèmes d'IA correspondent étroitement aux besoins et attentes des utilisateurs. Cela inclut le développement de cadres clairs qui peuvent capturer la nature dynamique des systèmes d'IA.

3. Adaptation des Pratiques d'IB

Il faut investiguer comment les pratiques IB existantes peuvent être adaptées efficacement pour les systèmes d'IA. Ça inclut de regarder comment les approches traditionnelles peuvent être modifiées pour mieux répondre aux besoins uniques du développement de l'IA.

4. Développement de Lignes Directrices pour de Nouveaux Besoins

À mesure que les technologies IA évoluent, les types de besoins à traiter évoluent aussi. La recherche devrait se concentrer sur l'établissement de lignes directrices claires pour définir et gérer les nouveaux types de besoins associés aux systèmes d'IA.

5. Favoriser la Collaboration entre les Intervenants

Encourager la collaboration entre les intervenants, y compris les utilisateurs finaux, développeurs et data scientists, est crucial pour un développement réussi de l'IA. La recherche devrait se concentrer sur le développement de stratégies qui favorisent une meilleure communication et collaboration tout au long du processus d'ingénierie des besoins.

Conclusion

Alors que les technologies IA s'intègrent de plus en plus dans divers aspects de la vie, l'importance d'une ingénierie des besoins efficace ne peut pas être sous-estimée. Les défis rencontrés dans l'IB4IA sont complexes et multifacettes, nécessitant la collaboration entre les intervenants et l'adaptation des pratiques existantes pour répondre aux exigences uniques des systèmes d'IA.

La recherche future jouera un rôle essentiel dans le traitement de ces défis et l'amélioration de l'efficacité de l'ingénierie des besoins dans le contexte de l'IA. En se concentrant sur les besoins des utilisateurs, les considérations éthiques et l'intégration de nouvelles pratiques, le domaine peut avancer pour s'assurer que les systèmes d'IA sont fiables, éthiques et bénéfiques pour la société.

Source originale

Titre: How Mature is Requirements Engineering for AI-based Systems? A Systematic Mapping Study on Practices, Challenges, and Future Research Directions

Résumé: Artificial intelligence (AI) permeates all fields of life, which resulted in new challenges in requirements engineering for artificial intelligence (RE4AI), e.g., the difficulty in specifying and validating requirements for AI or considering new quality requirements due to emerging ethical implications. It is currently unclear if existing RE methods are sufficient or if new ones are needed to address these challenges. Therefore, our goal is to provide a comprehensive overview of RE4AI to researchers and practitioners. What has been achieved so far, i.e., what practices are available, and what research gaps and challenges still need to be addressed? To achieve this, we conducted a systematic mapping study combining query string search and extensive snowballing. The extracted data was aggregated, and results were synthesized using thematic analysis. Our selection process led to the inclusion of 126 primary studies. Existing RE4AI research focuses mainly on requirements analysis and elicitation, with most practices applied in these areas. Furthermore, we identified requirements specification, explainability, and the gap between machine learning engineers and end-users as the most prevalent challenges, along with a few others. Additionally, we proposed seven potential research directions to address these challenges. Practitioners can use our results to identify and select suitable RE methods for working on their AI-based systems, while researchers can build on the identified gaps and research directions to push the field forward.

Auteurs: Umm-e- Habiba, Markus Haug, Justus Bogner, Stefan Wagner

Dernière mise à jour: 2024-09-11 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2409.07192

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2409.07192

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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