（一）导师介绍

钮鑫涛，博士，必威西汉姆联官网助理教授，博士生导师。

2019年9月于必威betway西汉姆联网站获得博士学位，并获江苏省计算机学会优秀博士论文奖。主要研究兴趣包括软件测试、故障定位及软件分析，近期聚焦于基础软件（如编译器、系统内核、数据库）的测试与分析，同时开展神经网络相关研究。在《IEEE Transactions on Software Engineering》(TSE)、《ACM Transactions on Software Engineering and Methodology》(TOSEM)、《International Conference on Software Engineering》(ICSE)、《International Symposium on Software Testing and Analysis》(ISSTA)、《IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering》(ASE)、《计算机学报》、《软件学报》等期刊和会议发表论文十余篇。主持国家自然科学基金青年项目、江苏省自然科学基金面上项目。相关成果已在厦航、华为等企业实现应用。曾获江苏省计算机学会科学技术一等奖、必威betway西汉姆联网站东吴证券奖教金等荣誉。

（二）课题组研究方向

本课题组目前专注于基础软件和智能软件的正确性保障问题。回答任意一个软件是否符合规约本质上是一个不可判定问题，如何高效地给出足够好的答案是非平凡的。课题组目前的解决方案是测试（当然我们也在逐步探索其他技术路线，如形式化验证和静态分析）。对于测试而言，输入生成和结果判定是两个核心环节，而针对基础软件与智能软件，这两个环节分别面临不同的技术挑战。

就基础软件而言，最简单的离散参数化输入，如可配置软件、生产线软件等。在这个方面，课题组积累了大量的工作，主要解决了如何在一个规范/非规范高维空间进行采样的问题，涉及大量启发式算法和贪心策略。在这个方向上，目前本课题组更加追求实用的理论，比如不追求完美的采样，而是给出近似采样算法，并给出算法的各种bound。

[IST 22, ICSE22, IST 25, ISSTA 25]

基础软件的另一个研究方向是针对输入具有文法约束的软件，例如编译器（输入需符合C、Java等语言的语法字符串）、数据库（输入需为合法SQL字符串）等。该方向我们已展开系统性研究。基于文法的模糊测试（grammar-based fuzzing）是生成输入的基本方法，但其有效性仍存在局限。诸多关键问题尚未完善解决，例如如何规避未定义行为（undefined behavior）——多数C编译器对包含未定义行为的代码串不提供任何保证，若生成的测试用例未处理此类情况，将难以被工业界采纳。在结果判定方面，课题组当前主要采用基于蜕变测试（metamorphic testing）的半自动验证方法，核心创新是将蜕变关系嵌入测试用例生成过程，从而显著减少需人工验证的测试用例数量。此外，对于编译器这类软件，另一种成熟的验证方法是利用多版本实现进行交叉验证（即差分测试，differential testing）。

[TSE 22]

在智能软件领域，本课题组当前主要聚焦于图像分类软件的研究。相较于基础软件，其输入生成与结果判定面临更复杂的挑战。就输入生成而言，图像数据缺乏明确的文法约束，因此难以明确定义"合法"或具有"正确语义"的输入图像，无法直接套用基础软件中基于文法的自动生成方法。针对这一问题，我们目前采用基于真实图像变异的技术路线，包括：（1）多幅真实图像的语义合成；（2）单幅图像的像素级变异等。在结果判定方面，我们提出基于相关性对比的验证方法：例如将多个单标签物体图像融合为复合图像后，分类器对各组成物体的识别标签应保持稳定不变。

[ASE 23, ISSRE 24]

在图像分类软件之外，课题组同时致力于智能软件底层架构的关键问题研究，包括：DNN模型的逻辑正确性验证、量化后模型的性能损失评估、深度学习编译器中算子融合（operator fusion）的功能正确性等。

除测试技术外，故障定位是本课题组另一核心研究方向。该问题可抽象为对错误性质保持的最小实体搜索问题。课题组已取得系列研究成果，包括：（1）字符串中最小故障诱发元素（或元素集合）的定位算法；（2）搜索算法的完备性证明；（3）基于统计的代码级故障定位方法的正确性理论保证。当前，我们正进一步探索面向文法约束输入的归约（reduce）算法，重点突破C程序与SQL程序的自动化归约技术。

[TSE 22, TOSEM 23]

（三）课题组成果

课题组主持的项目信息如下：

[1] 江苏省自然科学基金面上项目"组合测试技术中故障定位的理论及方法"（2022-2025）

[2] 国家自然科学基金青年项目"组合测试中极小特征模式的理论及应用"（2021-2024）

近期代表性学术成果：

[1] Xintao Niu, Huayao Wu, Changhai Nie, Yu Lei, Xiaoyin Wang. "A theory of pending schemas in combinatorial testing." IEEE Transactions on Software Engineering, 2022, 48(10): 4119-4151. (CCF-A)

[2] Xintao Niu, Yanjie Sun, Huayao Wu, Gang Li, Changhai Nie, Yu Lei, Xiaoying Wang. "Enhancing combinatorial testing with metamorphic relations." IEEE Transactions on Software Engineering, 2022, 48(12): 5007-5029. (CCF-A)

[3] Huayao Wu, Senyao Yu, Xintao Niu, Changhai Nie, Yu Pei, Qiang He, Yun Yang. "Enhancing Fault Injection Testing of Service Systems via Fault-Tolerance Bottleneck." IEEE Transactions on Software Engineering, 2023, 49(8): 4097-4114. (CCF-A)

[4] Zhiqiang Zuo, Xintao Niu*, Siyi Zhang, Lu Fang, Siau Cheng Khoo, Shan Lu, Chengnian Sun, Guoqing Harry Xu. "Toward More Efficient Statistical Debugging with Abstraction Refinement." ACM Transactions on Software Engineering and Methodology, 2023, 32(2): 1-38. (CCF-A)

[5] Shengyou Hu, Huayao Wu, Peng Wang, Jing Chang, Yongjun Tu, Xiu Jiang, Xintao Niu, Changhai Nie. "ATOM: Automated Black-Box Testing of Multi-Label Image Classification Systems." IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering, 2023: 230-242. (CCF-A)

[6] Peng Wang, Shengyou Hu, Huayao Wu, Xintao Niu, Changhai Nie, Lin Chen. "A Combinatorial Interaction Testing Method for Multi-Label Image Classifier." International Symposium on Software Reliability Engineering, 2023. (CCF-B)

[7] Yan Wang, Xintao Niu*, Huayao Wu, Changhai Nie, Lei Yu, Xiaoyin Wang. "Top-down: A better strategy for incremental covering array generation." Information and Software Technology, 2025, 178: 107601. (CCF-B)

[8] Lixin Xu, Huayao Wu, Zhenyu Pan, Tongtong Xu, Shaohua Wang, Xintao Niu, Changhai Nie. "Effective REST APIs Testing with Error Message Analysis." International Symposium on Software Testing and Analysis, 2025. (CCF-A)

专利：

钮鑫涛, 范佳明, 等. "一种基于待定元组的组合测试故障定位方法." 中国发明专利, ZL118170690B, 2024.

钮鑫涛, 陈宏楠, 等. "一种基于多层感知机的最优覆盖表大小预测方法." 中国发明专利, ZL118193405B, 2024.

近期主要奖项：

江苏省计算机学会科学技术奖一等奖

组合测试国际竞赛银奖

（四）课题组建设

本科生

大学生创新创业训练计划项目

2025年：一项国家级大学生创新创业训练计划项目

2024年：两项江苏省大学生创新创业训练计划项目

学科竞赛

2025年：全国大学生软件创新大赛区域赛二等奖

2024年：美国大学生数学建模竞赛 Meritorious Winner

研究生

多次获得如国家奖学金、江苏省三好学生、优秀学生干部、必威betway西汉姆联网站优秀研究生等奖项

本课题组与多所国际知名高校建立了紧密的合作关系，如UCL、Arizona State University、University of Texas at San Antonio、Swinburne University of Technology

近期毕业生去向

字节跳动、腾讯、华为、国家电网、外交部、省直机关等

课题组活动

（五）课题组寄语

希望你对做出有趣的研究充满热情，有趣意味着“意料之外”，尽量不要做那些“你不做，很快别人就能立刻就能做到”的工作，除了有趣之外，研究工作一定要“扎实”，希望在理论上证明可行，或在实证中有大量“显著”的可复现的结果。

（六）欢迎加入

课题组每年招收硕士生5-6名，博士1-2人，也欢迎本科生来进行早期科研

（七）联系方式

钮鑫涛，邮箱: niuxintao@nju.edu.cn