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FairPOT: Balancing AUC Performance and Fairness with Proportional Optimal Transport

Created by
  • Haebom

作者

Pengxi Liu, Yi Shen, Matthew M. Engelhard, Benjamin A. Goldstein, Michael J. Pencina, Nicoleta J. Economou-Zavlanos, Michael M. Zavlanos

概要

本論文は、医療、金融、刑事司法などのリスクが高い分野で、受信者操作特性曲線(ROC)の下の面積(AUC)を使用した公平性指標への関心が高まっていることを背景に提示されました。このような分野では、バイナリ結果ではなくリスクスコアを基準に公平性を評価することが多く、厳格な公正性を適用するとAUC性能が大きく低下する困難がある。この問題を解決するために、本論文では、最適な輸送を用いて異なるグループ間のリスクスコア分布を戦略的に整列するが、不利なグループ内スコアの制御可能な割合(最上位ラムダ分位数)を変換することにより選択的に行う新しいモデル非依存的後処理フレームワークであるFair Proportional Optimal Transport(FairPOT)を提案する。ラムダを変えることによって、提案する方法はAUC不均衡の減少と全体のAUC性能維持との間の調整可能な妥協を可能にする。また、FairPOTを部分的なAUC設定に拡張して、最高リスク地域に公平性介入を集中できるようにする。合成データ、公開データ、および臨床データの広範な実験は、FairPOTがグローバルおよび部分的なAUCシナリオの両方で従来の後処理技術よりも一貫して優れた性能を示し、しばしばわずかなAUC低下またはユーティリティの肯定的な改善によって公平性を改善することを示しています。 FairPOTの計算効率と実用的な適応性は、実際の展開のための有望なソリューションになります。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
最適輸送を用いた新しいモデル非依存的後処理フレームワークFairPOTを提示し、AUCの不均衡を減らしながら全体のAUC性能を維持するのに効果的であることを示した。
Lambdaパラメータを使用すると、AUCの不均衡の減少とAUCのパフォーマンス維持の間のトレードオフを制御できます。
部分AUC設定に拡張し、高リスク地域に集中的な公平性介入が可能。
合成データ、公開データ、臨床データ実験では、従来の方法より優れた性能を示した。
実際の展開に適用可能な計算効率と実用的な適応性。
Limitations:
ラムダパラメータの最適値を設定するための明確なガイドラインがない可能性があります。
特定のデータセットまたは問題設定の一般化パフォーマンスが制限される可能性があります。
FairPOTが考慮していない他の公平性指標または側面が存在する可能性があります。
最適輸送の計算コストはデータサイズに応じて増加する可能性があります。
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