Making models algorithmically fairer in tabular data has been long studied, with techniques typically oriented towards fixes which usually take a neural model with an undesirable outcome and make changes to how the data are ingested, what the model weights are, or how outputs are processed. We employ an emergent and different strategy where we consider updating the model's architecture and training hyperparameters to find an entirely new model with better outcomes from the beginning of the debiasing procedure. In this work, we propose using multi-objective Neural Architecture Search (NAS) and Hyperparameter Optimization (HPO) in the first application to the very challenging domain of tabular data. We conduct extensive exploration of architectural and hyperparameter spaces (MLP, ResNet, and FT-Transformer) across diverse datasets, demonstrating the dependence of accuracy and fairness metrics of model predictions on hyperparameter combinations. We show that models optimized solely for accuracy with NAS often fail to inherently address fairness concerns. We propose a novel approach that jointly optimizes architectural and training hyperparameters in a multi-objective constraint of both accuracy and fairness. We produce architectures that consistently Pareto dominate state-of-the-art bias mitigation methods either in fairness, accuracy or both, all of this while being Pareto-optimal over hyperparameters achieved through single-objective (accuracy) optimization runs. This research underscores the promise of automating fairness and accuracy optimization in deep learning models.


翻译:表格数据中模型的算法公平性优化已得到长期研究,传统方法通常针对有不良结果的神经网络模型进行修复,通过调整数据输入方式、模型权重或输出处理来改进。我们采用一种新兴且不同的策略,通过更新模型架构和训练超参数,在去偏过程初期即寻找具有更优结果的完全新模型。本研究首次将多目标神经架构搜索(NAS)与超参数优化(HPO)应用于极具挑战性的表格数据领域。我们系统探索了多种数据集上的架构与超参数空间(包括MLP、ResNet和FT-Transformer),揭示了模型预测的准确性和公平性指标对超参数组合的依赖性。研究表明,仅以准确率为目标通过NAS优化的模型往往无法从根本上解决公平性问题。我们提出了一种新方法,在准确性和公平性的多目标约束下联合优化架构与训练超参数。该方法生成的架构在公平性、准确性或两者兼有的维度上持续帕累托主导现有最先进的偏差缓解方法,同时这些架构在单目标(准确性)优化中获得的超参数组合上仍保持帕累托最优性。本研究凸显了深度学习模型中自动化公平性与准确性联合优化的巨大潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月1日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
0+阅读 · 50分钟前
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
0+阅读 · 52分钟前
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月1日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员