Deep clustering has the potential to learn a strong representation and hence better clustering performance compared to traditional clustering methods such as $k$-means and spectral clustering. However, this strong representation learning ability may make the clustering unfair by discovering surrogates for protected information which we empirically show in our experiments. In this work, we study a general notion of group-level fairness for both binary and multi-state protected status variables (PSVs). We begin by formulating the group-level fairness problem as an integer linear programming formulation whose totally unimodular constraint matrix means it can be efficiently solved via linear programming. We then show how to inject this solver into a discriminative deep clustering backbone and hence propose a refinement learning algorithm to combine the clustering goal with the fairness objective to learn fair clusters adaptively. Experimental results on real-world datasets demonstrate that our model consistently outperforms state-of-the-art fair clustering algorithms. Our framework shows promising results for novel clustering tasks including flexible fairness constraints, multi-state PSVs and predictive clustering.


翻译:与传统的集群方法相比,深海集群具有学习强大代表性的潜力,因此与美元和光谱集群等传统集群方法相比,可以更好地进行集群组合。然而,这种强大的代表性学习能力可能会通过发现我们实验实验中实际显示的受保护信息的代孕者而使集群变得不公平。在这项工作中,我们研究了一个集体公平对于二进制和多国受保护地位变量(PSVs)的通用概念。我们首先将集团一级的公平问题作为一种整数线性编程配制来阐述,它完全单一的制约矩阵意味着它可以通过线性编程有效解决。然后我们展示了如何将这个解答器注入一个具有歧视性的深层集群主干骨,从而提出一种精细的学习算法,将集群目标与公平目标结合起来,以适应性地学习公平集群。在现实世界数据集上的实验结果表明,我们的模型始终优于最先进的公平组合算法。我们的框架显示了新组合任务有希望的结果,包括灵活的公平限制、多州PSVs和预测性组合。

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