Redian新闻
>
AI 性别偏见,是训练不好的“蠢”,还是人类教的“坏”?

AI 性别偏见,是训练不好的“蠢”,还是人类教的“坏”?

公众号新闻

作者:李子|佐治亚理工大学科学技术研究博士候选人


“在你的印象里,医生是男还是女?

护士呢?工程师呢?教师呢?”


这个社会对人的性别存在着各种各样的刻板印象,职业刻板印象就是其中之一。不过,随着社会的进步、女性的解放,男性和女性职业之间存在的鸿沟正在缩小,优秀的女工程师、女医生也层出不穷,不应该以性别本身界定一个人是否适合从事某种职业。


那你觉得,人工智能(AI)又会觉得

这些职业应当由男性担当还是女性呢?


工程师                   教师                       护士


你是不是对AI的判断有点意外呢?

看似“客观中立无情感”的AI,对职业这块抱持的性别偏见,却比我们更加顽固,歧视的范围甚至更加广泛。


清华大学交叉信息研究院的于洋团队开发了评估AI模型职业性别歧视的方法,并做了一个网页(aijustice.sqz.ac.cn),向公众如实披露不同AI模型的职业性别偏向和程度。


上下滑动了解大规模预训练语言模型


BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)是由Google开发的大规模预训练模型。2019年,谷歌宣布已开始在其搜索引擎中使用 BERT。2020 年底,Google在几乎所有英语查询中都使用了BERT。BERT中的歧视可能诱导它在执行下游任务时产生歧视行为。


GPT-2 (Generative Pre-trained Transformer 2)是 OpenAI 于 2019 年 2 月创建的开源人工智能。GPT-2能够高质量完成翻译文本、回答问题、总结段落等文本生成任务。带有歧视的GPT-2可能产生带有歧视的文本,造成歧视言论的进一步扩散。


RoBERTa(Robustly Optimized BERT Pretraining Approach)是由Facebook在2019年提出的一种用于训练 BERT 模型的改进方法,得到比BERT更好的性能。类似BERT,RoBERTa中的歧视也可能诱导它在执行下游任务时产生歧视行为。


这个网站背后的数据来源,是当下最流行的三种大规模预训练语言模型:BERT,RoBERTa 和 GPT-2。这些语言模型积累了大量的语料数据,再用机器学习的方式,对语言进行“理解”。这些模型被广泛应用在了例如翻译、文本筛选、内容生成、自动回复等等领域。而在训练过程中,算法机制和数据集的缺陷,一起让人工智能带上了“有色眼镜”。比如,输入“医生”,AI 就会自动将其和“男性”联系起来。


于洋团队开发的工具,测试的不仅仅是人工智能在某一个词汇或者某一个领域的偏见,而是整个模型里的系统性偏见。这一研究的难点,是如何全面而有代表性的抽样生活中的句子,从而正确地估计出一个AI模型的偏误。这项研究通过数据挖掘,抽样了一万多个样本。这些样本包含了职业词汇,但本身都是和性别无关的。例如“一个(职业)说,(他/她)”,让模型做联想的填空预测,看模型是填“他”,还是“她”。


人工智能的“联想”机制,就是把词进行分类,并把可能出现在一起的词组合配对,做出一个“可能性最大”的预测。这个预测,可能是和社会偏见无关,和社会偏见相符,也有可能和社会偏见相反。偏见的出现与否,也可以说是一个概率问题。他们要做的事情,就是把一个模型的偏见,转化为概率问题来解决。


他们测试了几十种职业,中英文皆有,给出的整体结果,的确不乐观。以“教师”(teacher)为例,BERT 模型发生歧视的概率,是63.51%,歧视程度为0.13(0为无歧视,0.5为绝对的歧视)。10次输入中,有超过6成的概率,“教师”被联想成为男性。整体计算下来,BERT 模型对所有职业的歧视程度,分布在0.05和0.35之间——也就是说,AI 预测某些职业的性别,会有超过85%的可能性与社会偏见相符,基本是和某种性别 “锁死” 了。


AI预测的一些职业与性别“锁死” | Pixabay


一个模型,总是出现和社会偏见相符的预测,而这种出现的概率也非常稳定的话,就说明这个模型的训练结果,的确有“系统性”的偏见。


“如果这个AI的表现总是飘忽不定,它做出的预测里有的和社会偏见重合、有的相反,但整体非常随机,那只能说它没训练好,算是‘蠢’。” 于洋说,“如果性别-职业相关的预测错误,整体性地偏向一方,且还总和社会已有的偏见相符,那么我们可以说,这个AI的确是‘学坏了’。”


区分AI是 “蠢”还是“坏”很重要 ,AI 犯“蠢”,是它作为统计工具无法避免的,我们根据技术特点来制定标准,规范 AI 到底可以被允许“有多蠢”。如果学“坏”了,那么AI模型就必须被纠正后才能应用。总体来说,不管是从技术层面,还是社会层面,AI “犯错”,都值得重视。


AI 歧视,不是新闻


从2014年起,亚马逊公司就开始开发用于简历筛选的人工智能,希望从海量的简历中,快速地筛选出最理想的候选人。不过,这个技术仅仅过了一年,有人就发现,AI 的筛选中有着强烈的性别倾向。即使候选简历里面并未明示性别,AI 也会在文本的蛛丝马迹里寻找“线索”,例如“女子棋社队长”,或者毕业于女子大学。知情人士表示,这个人工智能的训练材料,是公司过去10年的雇佣历史,而在科技领域,长期的职业刻板印象以及“男人俱乐部”文化,都导致了男性雇员数量大于女性,尤其是技术岗位。2017年,亚马逊弃用了这个筛简历的 AI 模型。


科技领域的雇员男性居多,导致亚马逊简历筛选出现偏见 | Pixabay


这反映了基于文本的人工智能偏见的重要来源:既有的数据库本身就存在偏差。不管是行业的既有性别偏见,还是社会上对于性别的广泛认知,这些偏见都会以或明或暗的方式体现在语料库里。同样的,种族的、文化的偏见,也会渗透在机器学习的过程中。


加州大学洛杉矶分校的机器学习团队,将自然语言学习中的偏见表现,具体分成了四类:刻板印象的(stereotyping),识别性的(recognition),缺乏代表性的(Under-representation),以及贬低的(denigration)。在不同的人工智能的任务中,这四类偏见都会以各种方式带来或大或小的麻烦。比如,在语言情感判定中,刻板印象的偏见会让有女性代词的句子被判定为更愤怒。识别性的问题,常常会出现在例如语音识别方面的任务上——人工智能对男性的声音判断准确度更高。刚刚提到的职业方面的歧视,包含了刻板印象的问题,也包含了缺乏代表性的问题——女性和职业相关的数据不足,导致了 AI 的偏向性。从这几个问题上来看,开发更有代表性、涵盖面更广、质量更高的数据库成为了关键。


女性也需要被正确地“识别” | Freepik


不过,当今,语言学习的 AI 正在向更广、也更深层的语言理解机制演进,而一种广泛使用的训练机制,叫“词嵌入”(word embedding),通俗来讲,就是用深度神经网络,把单个的词或者句子与更广的词、句发展出联系。而在这种学习任务中,AI 不仅会发展出刻板印象、识别性、缺乏代表性的问题,还会进一步发展出贬低性的问题——将女性相关的词汇更容易与负面的、低级的意向联系起来。深度神经网络的训练,常常是不透明的,人们只管输入和输出,让机器本身去发展联系。在这种训练过程中,一些偏见与联系,是在更底层的机制中发展出来的,到底机器怎么习得了人类社会中潜藏极深的固有偏见,研究人员本身也不是特别明白。于洋也认为,这种语言结构上的偏见,也很难用直接给AI喂更多更全的数据来解决。


社会固有的性别偏见被AI习得 | Pexels


这个问题不仅出现在语言识别和训练中,也常常出现在图片识别中。AI 会将站在厨房中的男性识别成女性,办公室里的人则是男性。人工智能会把印度婚纱认成中世纪铠甲,或者干脆识别不出深色皮肤的人,等等。谷歌的图像识别数据库 ImageNet 里面,大量图片数据都来源于欧美世界,对世界其它地方的人和物知之甚少,识别准确度堪忧。


左:女子身着中世纪铠甲;右:印度婚纱 | Pexels


还有一个问题是数据的质量——图像识别人工智能的训练材料,是打上了标签的图片,例如一个图片里面有猫,标签里也有“猫”,AI 就会不断地对猫的图像特征归类,提取出“猫”的特征。不过,大量的给图片打“标签”的脏活累活,是由类似于 Mechanic Turk 这样的众包平台分发进行的,谁打的标签、标签怎么打,这个过程都是十分模糊的。关于物体的标签还能保证“客观”,而给人打标签的工作,自然就会带上人群的偏见,而这个工作过程又及其繁重、繁琐,难以保证质量。脏数据自然带不来好结果,AI 模型训练就成了“垃圾进、垃圾出”的过程。


AI以打上标签的图片做图像识别训练 | Pexels


在某些情况下,AI 甚至会放大数据库里已有的偏见。许多算法模型会直接辨认文字和图像的特征,也会根据各个特征之间的联系来判定概率。而问题就在于,如果要通过现有的联系来进行识别,那么机器可能会在训练中将现有的联系夸大,从而在不那么确定的情况下,给出一个更可能靠近“正确答案”的结果。就曾经研究过图像数据库的性别偏见。她发现,用MSCOCO和ImSitu数据集训练的人工智能,在对一般的图片进行预测的时候,会体现出比数据集本身更大的偏差——比如,在imSitu数据集中,“下厨”和女性联系起来的频率为66%,男性有33%;然而,被这个数据集训练过的人工智能,预测下厨和女性联系起来的比率被放大到了84%,男性则只有区区16%。


imSitu 图片预测,把厨房里的男性识别为女性 | 参考文献4


既然 AI 如此容易在数据训练中“学坏”,还耍上了小聪明,这个问题就不仅仅是算法和数据本身的“不足”那么简单了。我们人的偏见,可以通过教育和科普解决,也可以立法禁止在找工作的时候性别歧视。那要怎样才能教会AI公平公正呢?毕竟,将来的社会,AI会越来越多地参与信息的筛选、输出甚至生产(比如,最近的AI “明星” chatGPT 写文章的能力已经让人惊叹了),我们并不希望机器将人类的偏见固化下来。


AI 纠偏,也是一个翻译和教育的过程


于洋的团队正在致力于纠偏这个问题。前文介绍的“AI 职业性别歧视”的测量,就是纠偏的第一步:想要纠偏,就先要知道到底有多偏。此前的研究,多聚焦于模型应用的个例上,例如简历筛选等具体任务。而他们运用统计的方式,把模型固有的偏见程度“测量”了出来。于洋介绍说,系统性的测量,对整个行业认清并监管问题有极其重要的意义。也就是说,AI 语言识别上的偏见问题,需要用统计工具“翻译”成数学问题。“量化之后,我们就可以对这个问题有判定的程度和标准,” 于洋说,“比如,我们可以规定说现有的语言训练模型的偏见程度不能超过多少,不然就不合格。” 给 AI 定一个硬标准,是解决问题的第一步。


AI 纠偏,是个“数字问题” | Pexels


那么到底要怎么做,才能把偏见问题纠正过来,尽量保证 AI 模型的公平公正呢?对于“学坏”的 AI,“单纯‘打骂’可不行。” 于洋说。当下的纠偏手段都相对简单粗暴,要么是给数据库加量加料,要么就是各种算法层面的花式微调,在于洋看来都有点像是 AI 犯错之后的“一顿暴揍”,这样反而会让 AI “变笨”。比如,想要解决性别歧视问题,如果只简单粗暴地把性别变量抹去或者调整权重,AI 可能就会分不清爸爸妈妈的男女了。“就像你教育孩子不能光靠打骂、得理解孩子怎么想的、然后跟它们讲道理一样;对 AI,你也得如此。” 于洋说。


把道理讲给 AI 听,这同样也是一个“翻译”问题。宾夕法尼亚大学的计算伦理教授迈克尔·基恩斯(Michael Kearns)在《讲伦理的算法:如何科学地设计有社会观念的算法》(The Ethical Algorithm: The science of socially aware algorithm design)一书中提出,偏见问题和公平问题亦可以转换为“偏差的分布”来理解。拿找工作为例,筛简历的 AI,实际上是对候选人的简历内容,与“在岗位上成功与否”的结果,进行的一个预测。预测有准的时候,也有失手的时候。在往年数据库本身有问题(女工程师数据少)的情况下,为了达成计算上最优的结果,AI 模型常常“放过”失败的男工程师,而“冤枉”了有潜力的女工程师。要调整这个偏见,与其让 AI “一视同仁”,不如把这个问题挑明,让偏差的分布更加公正。


《讲伦理的算法:如何科学地设计有社会观念的算法》| 亚马逊


而计量经济学出身的于洋则用了另外一种工具:用统计模型,找出偏见的“原因”,然后从原因上下手。一个简单的例子——现有的数据显示,身体好的人收入更高。AI 可能理解为身体是工作的本钱,从而在简历里找身体好的候选人。但用经济学工具对更细致的统计数据,进行进一步分析之后,真正的结论可能是相反:收入更高的人,更能有钱有闲健身,从而身体更好。把这个“道理”“告诉” AI,那么 AI 就会在职业预测里抹掉身体这方面的因素。和职业相关的性别偏见也如此——从语料库数据中,找出偏见的来源,对来源进行处理。于洋团队的研究表明,在对模型进行数据处理之后,模型的表现不会变差,反而更好了,公平和效率得到了兼顾。


找出偏见的来源,把“道理”“告诉”AI | Pixabay


这也反映出了当下人工智能和计算机领域研究的一个问题——如果只关注模型的表现(performance),只从算法上下功夫,暴力堆砌数据,反而会忽略了更加核心的问题:你究竟要达到什么目的?这些社会的、经济的、组织上的目的,有没有和技术语言更好地契合?美国数学家、《算法霸权 : 数学杀伤性武器的威胁》作者凯西·奥尼尔(Cathy O’Neil)就指出,亚马逊的简历筛选的偏见问题,其实是技术语言的一种滥用:人工智能的首要目的,就是有效、快速地筛选简历,当下的速度和表现就是一切,公司人才库的长远发展则受到了忽视。


要解决 AI 的偏见问题,学科间的合作很重要。“关于纠偏,计量经济学的工具库里有大量现成的东西,计算机和人工智能专业应该展开合作。” 于洋说。而社会学、伦理学、心理学,乃至工程设计、人机交互和技术政策等领域,都应该充分参与到这个问题的讨论中,贡献自己的学科长处。


学科间的合作能帮助AI更好地纠偏 | Pexels


结语


吃进数据的 AI 像是“照妖镜”,映照出了整个社会的顽疾。而解决这个问题,也不仅仅是“技术调整”,需要更多智慧和洞察,让 AI 和人类一起“对话”,一起进步。


关于这个问题,12月9日,在2022人工智能合作与治理国际论坛上,来自联合国、学术、企业的专家将共同探讨“正视人工智能引发的性别歧视”话题,欢迎预约直播参与。



点击“阅读原文”,访问网站,欢迎留言告诉我们你测试后的感想。


参考文献

[1] Reuters, Amazon scraps secret AI recruiting tool that showed bias against women. Oct 18, 2018. https://www.reuters.com/article/us-amazon-com-jobs-automation-insight/amazon-scraps-secret-ai-recruiting-tool-that-showed-bias-against-women-idUSKCN1MK08G

[2] Liu, Y., Liu, X., Chen, H., & Yu, Y. (2022). Does Debiasing Inevitably Degrade the Model Performance. arXiv preprint arXiv:2211.07350.

[3] Sun, T., Gaut, A., Tang, S., Huang, Y., ElSherief, M., Zhao, J., ... & Wang, W. Y. (2019, July). Mitigating Gender Bias in Natural Language Processing: Literature Review. In Proceedings of the 57th Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics (pp. 1630-1640).

[4] Zhao, J., Wang, T., Yatskar, M., Ordonez, V., & Chang, K. W. (2017, September). Men Also Like Shopping: Reducing Gender Bias Amplification using Corpus-level Constraints. In Proceedings of the 2017 Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing (pp. 2979-2989).

[5] Kearns, M., & Roth, A. (2019). The ethical algorithm: The science of socially aware algorithm design. Oxford University Press.

[6] O'neil, C. (2017). Weapons of math destruction: How big data increases inequality and threatens democracy. Crown.


本文经授权转载自联合国开发计划署(ID:undpchina),如需二次转载请联系原作者。欢迎转发到朋友圈。

微信扫码关注该文公众号作者

戳这里提交新闻线索和高质量文章给我们。
相关阅读
反复感染终无避免!睡眠不好,长肿瘤、肝不好的人看过来震荡市如何做投资?中欧基金刘伟伟:投资中最重要的是克服偏见,产业挖掘分"三步走"米卢:中国本土教练不适合做国家队主帅马斯克:找到“蠢蛋”接手,就辞任推特CEO“执勤警车遭故意破坏”,警方通报​别的简报|研究发现跨性别者比顺性别者死亡率高 34-75%诺贝尔经济学奖获得者,“是不是蠢”?找到“足够愚蠢”的人接手,马斯克就辞任推特CEOChatGPT被“玩坏”,美图大涨45%,AIGC赛道风口来了?孩子被老师投诉最多的这个“坏毛病”,不改也可以新冠感染高峰:比病毒更可怕的,是人类对病毒的无知“缺能源就不该发动能源战,很愚蠢”实战遭击落,被多国退货,演练不敌歼10C,中国24架苏35如何善用孩子在外面跟风“学坏”,如何把他拉回正轨?西江月:留踪黄土高原《阿飛正傳》、《重慶森林》觀感某地包机刷屏,天之道还是人之道?“包机抢钱”,搞表演还是搞经济?说到污染农药之类,想到自己在农村的几年,那时真无知啊撞衫也要穿?麦当娜、蕾哈娜都在追捧的“坏小孩”,到底让多少人上头?Musk放新招!给人类大脑植入芯片?是人类之光还是潘多拉魔盒?《狂飙》反派火了,谁没爱过一个迷人的“坏人”?​大年初五迎财神:赚钱,是人生最好的修行懒人花园:弄花香满衣重磅!疯狂抢药寄回国,华人代购逼美国药房限购!出了国就“变坏”?真正的高情商,是假装不出来的,也练不出来8岁学琴,还爱练不练,他却拿下了世界钢琴比赛的最高奖“娘娘生下遗腹子,是否就地朱杀?”他听着婴孩啼哭,暗喜骂道:“蠢货,你看不出来这孩子和本王很像吗!”给人类的「图灵测试」来了!你猜,画这些的是人还是AI?突发!疯狂抢药寄回国,华人代购逼美国药房限购!出了国就“变坏”?重磅!疯狂“扫药”寄回国,这些华人逼美国药房限购!出了国就“变坏”?因材施教的葡萄牙教育,给孩子适宜的“成长方式”吃苦瓜降糖?不爱吃苦,是人类进化的杰出成就成绩好的孩子忙着学习,成绩不好的孩子忙着内耗30岁北大“社恐”女硕士,一句话刺痛上亿人:毁掉孩子的不是内向,是偏见感恩节偶成
logo
联系我们隐私协议©2024 redian.news
Redian新闻
Redian.news刊载任何文章,不代表同意其说法或描述,仅为提供更多信息,也不构成任何建议。文章信息的合法性及真实性由其作者负责,与Redian.news及其运营公司无关。欢迎投稿,如发现稿件侵权,或作者不愿在本网发表文章,请版权拥有者通知本网处理。