This paper considers the learning of Boolean rules in either disjunctive normal form (DNF, OR-of-ANDs, equivalent to decision rule sets) or conjunctive normal form (CNF, AND-of-ORs) as an interpretable model for classification. An integer program is formulated to optimally trade classification accuracy for rule simplicity. We also consider the fairness setting and extend the formulation to include explicit constraints on two different measures of classification parity: equality of opportunity and equalized odds. Column generation (CG) is used to efficiently search over an exponential number of candidate clauses (conjunctions or disjunctions) without the need for heuristic rule mining. This approach also bounds the gap between the selected rule set and the best possible rule set on the training data. To handle large datasets, we propose an approximate CG algorithm using randomization. Compared to three recently proposed alternatives, the CG algorithm dominates the accuracy-simplicity trade-off in 8 out of 16 datasets. When maximized for accuracy, CG is competitive with rule learners designed for this purpose, sometimes finding significantly simpler solutions that are no less accurate. Compared to other fair and interpretable classifiers, our method is able to find rule sets that meet stricter notions of fairness with a modest trade-off in accuracy.


翻译:本文认为,以非正统形式(DNF、OR-AND(相当于决定规则组))或组合性正常形式(CNF、OD-ORs)学习布林规则,可以作为可解释的分类模式。制定整数方案是为了优化贸易分类的准确性,以简化规则。我们还考虑公平性设定,扩大拟订范围,以包括对两种不同的分类均等衡量方法的明确限制:机会平等和机会均等。专栏生成(CG)用于有效搜索成倍数的候选条款(配套或脱节),而不需要超常规则采矿。这种方法还把选定规则组与培训数据的最佳规则(CNF、AND-ORs)之间的差距拉近。为了处理大型数据集,我们建议使用随机化的大致CG算法。与最近提出的三种替代法相比,CG算法在16个数据集中控制了准确性交易。在最大精确性交易中,CG与为此设计的规则学习者具有竞争力,有时找到更简单、更精确的解决方案,在更精确的等级上无法找到更精确的另一种方法。

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