With the increasing application of machine learning in high-stake decision-making problems, potential algorithmic bias towards people from certain social groups poses negative impacts on individuals and our society at large. In the real-world scenario, many such problems involve positive and unlabeled data such as medical diagnosis, criminal risk assessment and recommender systems. For instance, in medical diagnosis, only the diagnosed diseases will be recorded (positive) while others will not (unlabeled). Despite the large amount of existing work on fairness-aware machine learning in the (semi-)supervised and unsupervised settings, the fairness issue is largely under-explored in the aforementioned Positive and Unlabeled Learning (PUL) context, where it is usually more severe. In this paper, to alleviate this tension, we propose a fairness-aware PUL method named FairPUL. In particular, for binary classification over individuals from two populations, we aim to achieve similar true positive rates and false positive rates in both populations as our fairness metric. Based on the analysis of the optimal fair classifier for PUL, we design a model-agnostic post-processing framework, leveraging both the positive examples and unlabeled ones. Our framework is proven to be statistically consistent in terms of both the classification error and the fairness metric. Experiments on the synthetic and real-world data sets demonstrate that our framework outperforms state-of-the-art in both PUL and fair classification.


翻译:在现实世界中,许多这类问题涉及积极和无标签的数据,如医疗诊断、犯罪风险评估和建议系统。例如,在医疗诊断中,只有诊断的疾病将被记录(呈阳性),而其他疾病则不会(未贴标签)。尽管(半)监督和不受监督的环境下存在大量关于公平认知机器学习的工作,但公平问题在上文提到的积极和无标签学习(PUL)背景下基本上没有得到充分探讨。在本文中,为了缓解这种紧张,我们建议一种称为FairPUL的公平认知PUL方法。特别是,对于两个人群的个人,我们的目标是在两种人群中实现类似的真实积极率和假正率,作为我们的公平度衡量标准。根据对PUL的最佳公平分类方法的分析,我们设计了一个模型化和无标签的学习(PUL)背景,通常更为严重。为了缓解这种紧张,我们提出了一种称为FairPUL的公平性PL方法方法方法。特别是为了对两个人群进行二元分解,我们两个人群进行类似的真实和假正比的计算机化的分类框架。我们设计了一个模型,在不精确的统计框架和模拟的模型上都用了我们所验证的正确的标准。

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