Fair Principal Component Analysis (PCA) is a problem setting where we aim to perform PCA while making the resulting representation fair in that the projected distributions, conditional on the sensitive attributes, match one another. However, existing approaches to fair PCA have two main problems: theoretically, there has been no statistical foundation of fair PCA in terms of learnability; practically, limited memory prevents us from using existing approaches, as they explicitly rely on full access to the entire data. On the theoretical side, we rigorously formulate fair PCA using a new notion called \emph{probably approximately fair and optimal} (PAFO) learnability. On the practical side, motivated by recent advances in streaming algorithms for addressing memory limitation, we propose a new setting called \emph{fair streaming PCA} along with a memory-efficient algorithm, fair noisy power method (FNPM). We then provide its {\it statistical} guarantee in terms of PAFO-learnability, which is the first of its kind in fair PCA literature. Lastly, we verify the efficacy and memory efficiency of our algorithm on real-world datasets.


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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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