Machine learning (ML) is increasingly being used to make decisions in our society. ML models, however, can be unfair to certain demographic groups (e.g., African Americans or females) according to various fairness metrics. Existing techniques for producing fair ML models either are limited to the type of fairness constraints they can handle (e.g., preprocessing) or require nontrivial modifications to downstream ML training algorithms (e.g., in-processing). We propose a declarative system OmniFair for supporting group fairness in ML. OmniFair features a declarative interface for users to specify desired group fairness constraints and supports all commonly used group fairness notions, including statistical parity, equalized odds, and predictive parity. OmniFair is also model-agnostic in the sense that it does not require modifications to a chosen ML algorithm. OmniFair also supports enforcing multiple user declared fairness constraints simultaneously while most previous techniques cannot. The algorithms in OmniFair maximize model accuracy while meeting the specified fairness constraints, and their efficiency is optimized based on the theoretically provable monotonicity property regarding the trade-off between accuracy and fairness that is unique to our system. We conduct experiments on commonly used datasets that exhibit bias against minority groups in the fairness literature. We show that OmniFair is more versatile than existing algorithmic fairness approaches in terms of both supported fairness constraints and downstream ML models. OmniFair reduces the accuracy loss by up to $94.8\%$ compared with the second best method. OmniFair also achieves similar running time to preprocessing methods, and is up to $270\times$ faster than in-processing methods.


翻译:机器学习(ML)正在越来越多地被用来在我们的社会中做决定。 但是,ML模式可能对某些人口群体(如非裔美国人或女性)不公平,根据各种公平度指标,ML模式可能对某些人口群体(如非裔美国人或女性)不公平。现有的公平 ML模式制作技术要么局限于他们能够处理(例如预处理)的公平性限制类型,要么要求对下游ML培训算法(例如正在处理中)进行非边际修改。我们建议建立一个OmniFair宣言性系统,支持ML. OmniFair的公平性框架,为用户提供一个宣示性界面,以具体指明理想的集团公平性限制,支持所有常用的公平性群体概念,包括统计平等、均等机会和预测等。 OmniFair的现有技术是:不需要修改所选的 ML 的公平性标准。 OmniFairal支持多种用户同时宣布的公平性限制。OmniFairal的计算方法在满足规定的公平性要求方面,根据理论上可调调调调的公平性标准,我们目前采用的公平性标准中,我们目前采用的公平性货币系统采用的唯一性标准,也比现行的公平性标准更能更有利于。

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