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- 社会动力学与伦理框架
- 伦理困境与应用伦理学
- 算法公平性与AI伦理
- 人口统计均等
思维模型
人口统计均等
一种公平性指标,要求算法在不同人口群体中以相同的比例分配结果,不考虑各群体原本的资质情况。
探索一下
一个AI工具被用来筛选求职者,目标是做到公平。哪种结果代表筛选过程“更公平”?
选出你希望AI优先考虑的目标。
我们来看看,这个选择对公平意味着什么。
理解概念
理解概念
从每个群体中选出相同比例的申请人,就是人口统计均等的核心思路。这项公平性指标要求不同群体获得正面结果的比例相同,不考虑其他因素。例如,如果一所大学的自动招生工具录取了15%的女性申请者,那么它也必须录取15%的男性申请者,才能达到这项标准。
想一想:这个系统评估的每个群体,获得结果的比例都一样吗?
详细讲解
详细讲解
人口统计均等也叫统计均等,它把公平定义为:一项决定与种族、性别等受保护属性在统计上相互独立。它的核心原则是,在所有划定的群体中,获得正面结果的人所占的比例应当相同。
这意味着,如果算法用来筛选求职者,男性、女性和非二元性别者的录用率应当大致相同。按照人口统计均等的要求,从整体来看,模型的输出必须在统计上与性别相互独立,不过,模型有时可能恰恰会把性别作为输入,以实现这样的结果。
再看看另一个领域:定向广告。如果广告平台达到了人口统计均等,它就会向不同年龄段用户中相同比例的人展示一则高薪职位广告,而不是主要向点击率可能更高的年轻用户展示。
另一个例子是审前风险评估。符合人口统计均等的算法,会将不同种族背景的被告中相同比例的人标记为再次犯罪的“高风险”者,不论这些群体的历史犯罪数据如何。
这种方法面临的主要挑战是,它没有考虑各群体中实际符合资格或存在风险的比例,也就是“基础率”,是否有所不同。为了达到统计目标,强求结果比例相同,可能会导致某个群体中资质较弱的候选人入选,或让另一个群体中符合资格的候选人被忽略。
因此,人口统计均等是一种有力却也存在争议的工具。它常被用来纠正历史偏见,也常用于资格判断比较主观的情况。但如果各群体在客观衡量标准上存在差异,它就可能与择优选拔发生冲突。
研究依据
研究依据
人口统计均等是算法公平性最早、也最直观的形式化定义之一。相关研究关注它的统计性质、它与其他公平定义的关系,以及强制实施它所带来的社会影响,尤其是它与个体公平或模型准确率发生冲突时的影响。
- Dwork等人(2012)对比了个体公平与群体层面的指标,并讨论了统计均等:即结果与受保护属性相互独立的条件。[1]
- Feldman等人(2015)分析了如何衡量和消除差别影响。这是一个与人口统计均等密切相关的法律概念。他们还提出了转换数据的方法,以满足这一公平性约束。[2]
- Kleinberg、Mullainathan和Raghavan(2016)证明了公平性领域的一项关键不可能性结论:当不同群体的基础率不同时,模型不可能同时实现组内校准和相同的错误率,例如均等化胜算所要求的错误率相同。[3]
- Verma和Rubin(2018)梳理了20多种公平定义,将人口统计均等归为一种“群体公平”指标。人口统计均等关注让结果比例相同,而另一些指标关注让错误率相同。[4]
适用局限
适用局限
对人口统计均等的主要批评是:当不同人口群体中所衡量特征的基础率不相同时,例如符合求职资格的比例或贷款违约风险,它可能带来事与愿违的结果。强求结果比例相同,可能意味着为了满足另一个群体的配额,而拒绝给某个群体中更符合资格的人提供机会。从个体层面看,这可能被认为不公平。它还可能降低模型的整体效用或准确率,这种矛盾常被称为“公平性与准确率之间的权衡”。
参考来源
参考来源
- [1] 通过感知差异实现公平Cynthia Dwork, Moritz Hardt, Toniann Pitassi, Omer Reingold, & Richard Zemel - 2012
- [2] 差别影响的认定与消除Michael Feldman, Sorelle A. Friedler, John Moeller, Carlos Scheidegger, & Suresh Venkatasubramanian - 2015
- [3] 公平确定风险评分时的内在权衡Jon Kleinberg, Sendhil Mullainathan, & Manish Raghavan - 2016
- [4] 公平性定义详解Sahil Verma & Julia Rubin - 2018
- [5] 公平性与机器学习:局限与机遇Solon Barocas, Moritz Hardt, & Arvind Narayanan - 2019
- [6] 公平性指标与机器学习公平性实验环境Google - 2023
试一试
检验你的理解
一座城市用AI决定哪些街区能获得新的公共服务。为了满足人口统计均等,AI必须确保……
查看文章解释
答案: 在所有按种族划分的地区,获得服务的街区比例相同。
人口统计均等要求不同人口群体(这里是按种族划分的地区)获得某种结果(这里是获得服务)的比例相同,不考虑需求或财富等其他因素。
以下哪种情况违反了人口统计均等原则?
查看文章解释
答案: 一则编程职位广告展示给了平台上20%的男性用户和5%的女性用户。
这违反了人口统计均等,因为一个群体(男性)获得正面结果(看到广告)的比例,远高于另一个群体(女性)。
在筛选竞争激烈的项目申请者时,严格执行人口统计均等主要会受到什么批评?
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答案: 为了满足群体配额,它可能迫使筛选方选中资质较弱的候选人。
人口统计均等的一个关键局限是,它不考虑各群体中符合资格的人所占比例的差异。强求结果比例相同,可能导致个体的能力和资质被忽略,从而降低项目的整体质量,或让人觉得不公平。
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为眼前的选择,再找一个有用的想法。
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