ARLO: A Tailorable Approach for Transforming Natural Language Software Requirements into Architecture using LLMs

要約

自然言語（NL）で表現されるソフトウェア要件は、しばしば冗長性、曖昧さ、矛盾に苦しんでいます。
これにより、システムの適切なアーキテクチャを選択したり、さまざまなアーキテクチャの代替品を評価するなど、さまざまな課題が生まれます。
アーキテクチャにNL要件をマッピングするタスクを達成するために人間の専門知識に依存することは、時間がかかり、エラーが発生しやすいことです。
このペーパーでは、（1）システムのNL要件のセットを活用することにより、このタスクを自動化するアプローチ、（2）建築的に関連するソフトウェア品質属性を指定する既存の標準、および（3）容易に利用可能な大手言語モデル（LLM）を指定するアプローチを提案します。
具体的には、Arloは、アーキテクチャに関連する特定のシステムのNL要件のサブセットを決定し、そのサブセットをマップしてアーキテクチャの選択のマトリックスにマップします。
Arloは、現在の要件の最適なアーキテクチャを決定するために、Architectural-Coice Matrixに整数線形プログラミングを適用しています。
一連の実際の例を使用して、Arloの有効性を示します。
（1）選択されたアーキテクチャの選択を要件にまで追跡する能力、および（2）システムのアーキテクチャに特定の影響を与えるNL要件を分離する能力を強調します。
これにより、そこに表明された要件と制約に基づいて、識別、比較評価、および代替アーキテクチャの選択の調査が可能になります。

要約(オリジナル)

Software requirements expressed in natural language (NL) frequently suffer from verbosity, ambiguity, and inconsistency. This creates a range of challenges, including selecting an appropriate architecture for a system and assessing different architectural alternatives. Relying on human expertise to accomplish the task of mapping NL requirements to architecture is time-consuming and error-prone. This paper proposes ARLO, an approach that automates this task by leveraging (1) a set of NL requirements for a system, (2) an existing standard that specifies architecturally relevant software quality attributes, and (3) a readily available Large Language Model (LLM). Specifically, ARLO determines the subset of NL requirements for a given system that is architecturally relevant and maps that subset to a tailorable matrix of architectural choices. ARLO applies integer linear programming on the architectural-choice matrix to determine the optimal architecture for the current requirements. We demonstrate ARLO’s efficacy using a set of real-world examples. We highlight ARLO’s ability (1) to trace the selected architectural choices to the requirements and (2) to isolate NL requirements that exert a particular influence on a system’s architecture. This allows the identification, comparative assessment, and exploration of alternative architectural choices based on the requirements and constraints expressed therein.

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