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公平性不可能定理(机器学习)

2016
  • Jon Kleinberg
  • Sendhil Mullainathan
  • Manish Raghavan
数据科学家团队在机器学习中分析公平性指标。.

(图片仅供参考)

在公平机器学习中,不可能定理表明,除了极少数例外情况外,算法不可能同时满足多个看似直观的公平性标准。例如,如果不同群体的基准率不同,算法通常无法同时满足人口统计均衡(各群体阳性率相等)和概率均等(各群体真阳性率和假阳性率相等)。

公平不可能定理凸显了定义和实现公平性时存在的根本矛盾。这种矛盾源于不同公平性指标之间的数学关系。例如,“人口统计平等”要求不同受保护群体获得阳性结果的概率相同;“均等赔率”要求各群体的真阳性率和假阳性率相等;“预测平等”(或校准)要求对于给定的预测分数,各群体获得真阳性结果的概率相同。

由克莱因伯格等人提出的定理证明,除非所有群体中积极结果的发生率相等(这在现实中很少发生)或分类器完美无缺,否则这三个指标无法同时满足。这迫使实践者和政策制定者在特定情况下选择最合适的公平定义,并承认其中固有的权衡取舍。例如,优先考虑人口统计上的平等可能会导致所有群体的预测准确性降低,而优先考虑预测上的平等则可能导致不同的选择率。这一发现使讨论的重点从寻找单一的“公平”算法转移到理解和应对公平权衡的复杂局面。

UNESCO Nomenclature: 1203
- 计算机科学

类型

抽象系统

中断

递增

用法

广泛使用

前体

  • 社会选择理论中的阿罗不可能定理
  • 统计学习理论的发展
  • 法律研究中关于差别影响的早期工作
  • 概率论和统计学的基础概念

应用程序

  • 开发公平感知机器学习框架
  • 人工智能系统的审计工具
  • 人工智能伦理的政策制定和监管
  • 信用评分和招聘算法中特定情境下的公平性定义设计

专利:

NA

潜在创新理念

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相关概念:公平性、不可能定理、机器学习、算法偏差、人口统计平等、均等赔率、预测平等、人工智能伦理、权衡、COMPAS。

历史背景

1993
1998
2010
2016
1993
1997-04-23
2001
2010
2020

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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