Fairness in machine learning has attained significant focus due to the widespread application in high-stake decision-making tasks. Unregulated machine learning classifiers can exhibit bias towards certain demographic groups in data, thus the quantification and mitigation of classifier bias is a central concern in fairness in machine learning. In this paper, we aim to quantify the influence of different features in a dataset on the bias of a classifier. To do this, we introduce the Fairness Influence Function (FIF). This function breaks down bias into its components among individual features and the intersection of multiple features. The key idea is to represent existing group fairness metrics as the difference of the scaled conditional variances in the classifier's prediction and apply a decomposition of variance according to global sensitivity analysis. To estimate FIFs, we instantiate an algorithm FairXplainer that applies variance decomposition of classifier's prediction following local regression. Experiments demonstrate that FairXplainer captures FIFs of individual feature and intersectional features, provides a better approximation of bias based on FIFs, demonstrates higher correlation of FIFs with fairness interventions, and detects changes in bias due to fairness affirmative/punitive actions in the classifier.


翻译:机器学习中的公平性因在高风险决策任务中的广泛应用而备受关注。未受约束的机器学习分类器可能对数据中的某些人口统计群体表现出偏见,因此分类器偏见的量化与缓解成为机器学习公平性研究的核心问题。本文旨在量化数据集中不同特征对分类器偏见的影响程度。为此,我们提出了公平性影响函数(FIF)。该函数将偏见分解为单个特征及多特征交互作用对偏见的贡献。其核心思想是将现有多组公平性度量指标表示为分类器预测中条件方差缩放后的差值,并通过全局敏感性分析实现方差分解。为估计FIF,我们实例化了一个名为FairXplainer的算法,该算法通过局部回归对分类器预测进行方差分解。实验表明,FairXplainer能捕获单个特征与交叉特征的FIF,基于FIF实现更优的偏见近似,展示出FIF与公平性干预措施间更高的相关性,并能检测到分类器中因公平性肯定/惩罚措施导致的偏见变化。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
全球首个GNN为主的AI创业公司,募资$18.5 million!
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月16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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月30日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
13+阅读 · 2022年10月20日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 今天7:47
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:37
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:14
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
13+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
14+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
6+阅读 · 6月10日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
全球首个GNN为主的AI创业公司,募资$18.5 million!
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月16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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员