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面向全体公平:分类问题中的尽力公平保证

机器学习 2021-02-25 v4 计算机科学与博弈论

摘要

基于群体的标准公平方法,如奇偶性和均衡赔率,试图均衡已知群体(基于种族、性别等)间绝对性能度量。因此,一个本质上更难分类的群体可能拖累其他群体的性能;且无法为未预见群体提供任何保证。相反,我们提出一种公平概念,其对类G\mathcal{G}中每个群体gg的保证相对于gg上最优分类器的性能。我们将此概念应用于广泛的群体类,特别是:(a)G\mathcal{G}由数据中所有可能的群体(子集)组成,以及(b)G\mathcal{G}更为精简。对于第一种设定(类似于群体完全未知),我们设计了{\sc PF}(比例公平)分类器,其保证在任意可能群体gg上,准确率与gg的最优分类器准确率成比例,并按gg在数据集中相对大小缩放。由于包含了所有可能群体(其中某些可能过于复杂而不具相关性),此处最坏情况理论保证对于较小子集不得不按比例更弱。对于第二种设定,我们设计了{\sc BeFair}(尽力公平)框架,其寻求在每个gGg \in \mathcal{G}上逼近gg的最优分类器准确率,且与gg的大小无关。追求此类保证导致非凸问题,我们设计了新技术以在G\mathcal{G}为线性假设集时规避该困难。我们在真实世界数据集上测试算法,并呈现关于其性能的有趣比较见解。

关键词

引用

@article{arxiv.2012.10216,
  title  = {Fair for All: Best-effort Fairness Guarantees for Classification},
  author = {Anilesh K. Krishnaswamy and Zhihao Jiang and Kangning Wang and Yu Cheng and Kamesh Munagala},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2012.10216},
  year   = {2021}
}