Asegurando la Equidad en los Sistemas de Aprendizaje Automático
Una mirada al tratamiento y resultados equitativos en la justicia del aprendizaje automático.
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Tabla de contenidos
En el mundo de hoy, la equidad se está convirtiendo en un tema importante, especialmente en áreas como el aprendizaje automático. A medida que las máquinas afectan cada vez más nuestras vidas, asegurar que estos sistemas traten a todos de manera justa es crucial. Este artículo habla sobre la idea de un trato igual en el aprendizaje automático, centrando en cómo se compara con otras medidas de equidad.
¿Qué es la Equidad en el Aprendizaje Automático?
La equidad en el aprendizaje automático se refiere a la idea de que estos sistemas deben tratar a diferentes grupos de personas por igual. Hay varias formas de entender la equidad. Los dos conceptos principales que discutiremos son el resultado igual y el trato igual.
Resultado Igual: Esto a menudo se mide usando un concepto llamado paridad demográfica. Se verifica si diferentes grupos reciben resultados similares de un modelo de aprendizaje automático. Por ejemplo, si un sistema de solicitudes de empleo favorece a un grupo sobre otro, puede que no logre resultados iguales.
Trato Igual: Esto va más allá de los resultados iguales. Se fija en cómo el modelo toma sus decisiones. Para que un modelo logre un trato igual, debe tomar sus decisiones basándose en los mismos principios para todos, sin importar su origen.
¿Por Qué es Importante la Equidad?
Asegurar la equidad en el aprendizaje automático es crucial por varias razones:
Confianza: Para que la gente confíe en los sistemas de aprendizaje automático, necesita creer que estos sistemas son justos. Si un modelo se percibe como sesgado, puede llevar a una falta de fe en la tecnología.
Impacto: Los sistemas de aprendizaje automático se utilizan en varias áreas, incluyendo contrataciones, préstamos y la aplicación de la ley, donde el trato injusto puede tener consecuencias significativas en la vida de las personas.
Consideraciones Éticas: La equidad está relacionada con la ética. La sociedad generalmente cree que todos deberían tener igual oportunidades y ser tratados justamente, ya sea por máquinas o personas.
La Brecha Entre Resultado Igual y Trato Igual
Aunque el resultado igual y el trato igual buscan la equidad, pueden llevar a diferentes conclusiones. Un modelo podría lograr resultados iguales a través de varios medios, pero eso no garantiza que trate a todos de manera justa. Por ejemplo, si un modelo de contratación elige candidatos en base a las mismas características para todos los grupos, aún puede favorecer a un grupo si los orígenes de los grupos son significativamente diferentes.
Cómo Medimos el Trato Igual
Para evaluar si un modelo logra trato igual, podemos mirar las explicaciones de sus decisiones. Esto implica examinar cómo el modelo valora diferentes características al hacer predicciones. Si el modelo trata a diferentes grupos de manera similar en términos de importancia de características, es más probable que logre un trato igual.
Valores de Shapley
Una manera de medir estas características es a través de un método llamado valores de Shapley. Esta técnica ayuda a determinar cuánto contribuye cada característica a la decisión de un modelo. Al analizar estas contribuciones, podemos entender mejor si el modelo está tratando a todos los individuos de manera justa.
El Inspector de Trato Igual
Para ayudar a medir el trato igual, podemos usar una herramienta conocida como el Inspector de Trato Igual. Esta herramienta puede evaluar si las características de un modelo se comportan de manera similar entre diferentes grupos.
Cuando usamos el Inspector de Trato Igual:
- Entrenamos un modelo usando los datos disponibles, centrándonos en la importancia de diferentes características.
- Verificamos si las explicaciones del modelo son similares entre grupos, usando estadísticas para evaluar la independencia.
- Si encontramos diferencias significativas en cómo se tratan las características, indica un trato desigual.
¿Por Qué es Superior el Trato Igual?
El trato igual ofrece una perspectiva más detallada sobre la equidad que los resultados iguales. Mientras que lograr resultados iguales puede parecer justo, no garantiza que cada grupo reciba la misma consideración en la toma de decisiones.
Por ejemplo, si un modelo da una tasa de aceptación más alta a un grupo, podría seguir considerándose justo si los resultados son estadísticamente similares. Sin embargo, las razones para estos resultados pueden revelar sesgos en cómo se trata a diferentes grupos. Al fijarse en cómo se toman las decisiones, el trato igual permite identificar y corregir posibles injusticias que las medidas de resultado igual podrían pasar por alto.
Conclusión
El trato igual es un concepto vital para asegurar la equidad en los modelos de aprendizaje automático. Si bien los resultados iguales son un paso importante, pueden no ofrecer una imagen completa de la equidad. Al examinar cómo los modelos toman decisiones, podemos asegurar mejor que todos los individuos sean tratados justamente, fomentando así una mayor confianza en la tecnología.
A medida que el aprendizaje automático sigue evolucionando y permeando varios aspectos de nuestras vidas diarias, entender e implementar prácticas justas es esencial. El trato igual proporciona un camino hacia la creación de sistemas más equitativos, convirtiéndose en un área crucial para la investigación y la práctica continuas.
Título: Beyond Demographic Parity: Redefining Equal Treatment
Resumen: Liberalism-oriented political philosophy reasons that all individuals should be treated equally independently of their protected characteristics. Related work in machine learning has translated the concept of \emph{equal treatment} into terms of \emph{equal outcome} and measured it as \emph{demographic parity} (also called \emph{statistical parity}). Our analysis reveals that the two concepts of equal outcome and equal treatment diverge; therefore, demographic parity does not faithfully represent the notion of \emph{equal treatment}. We propose a new formalization for equal treatment by (i) considering the influence of feature values on predictions, such as computed by Shapley values decomposing predictions across its features, (ii) defining distributions of explanations, and (iii) comparing explanation distributions between populations with different protected characteristics. We show the theoretical properties of our notion of equal treatment and devise a classifier two-sample test based on the AUC of an equal treatment inspector. We study our formalization of equal treatment on synthetic and natural data. We release \texttt{explanationspace}, an open-source Python package with methods and tutorials.
Autores: Carlos Mougan, Laura State, Antonio Ferrara, Salvatore Ruggieri, Steffen Staab
Última actualización: 2023-10-01 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2303.08040
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.08040
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
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Enlaces de referencia
- https://ctan.org/pkg/pifont
- https://shap.readthedocs.io/en/latest/generated/shap.explainers.Linear.html
- https://www.deeplearningbook.org/contents/notation.html
- https://github.com/goodfeli/dlbook_notation
- https://anonymous.4open.science/r/xAIAuditing-F6F9/README.md
- https://anonymous.4open.science/r/explanationspace-B4B1/README.md
- https://www.youtube.com/watch?v=kyWyp-d0r94&ab_channel=TheConferenceonFairness%2CAccountability%2CandTransparency%28FAT%2a%29
- https://www.linkedin.com/posts/ieaitum_ieai-2022-research-brief-ai-auditing-activity-6963460881514954752-snzA?utm_source=linkedin_share&utm_medium=android_app
- https://www.census.gov/programs-surveys/acs/microdata/documentation.html
- https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.stats.wasserstein_distance.html