Biased Embeddings from Wild Data: Measuring, Understanding and Removing

Many modern Artificial Intelligence (AI) systems make use of data embeddings, particularly in the domain of Natural Language Processing (NLP). These embeddings are learnt from data that has been gathered "from the wild" and have been found to contain unwanted biases. In this paper we make three contributions towards measuring, understanding and removing this problem. We present a rigorous way to measure some of these biases, based on the use of word lists created for social psychology applications; we observe how gender bias in occupations reflects actual gender bias in the same occupations in the real world; and finally we demonstrate how a simple projection can significantly reduce the effects of embedding bias. All this is part of an ongoing effort to understand how trust can be built into AI systems.Comment: Author's original versio

Towards Socially Responsible AI: Cognitive Bias-Aware Multi-Objective Learning

Human society had a long history of suffering from cognitive biases leading to social prejudices and mass injustice. The prevalent existence of cognitive biases in large volumes of historical data can pose a threat of being manifested as unethical and seemingly inhuman predictions as outputs of AI systems trained on such data. To alleviate this problem, we propose a bias-aware multi-objective learning framework that given a set of identity attributes (e.g. gender, ethnicity etc.) and a subset of sensitive categories of the possible classes of prediction outputs, learns to reduce the frequency of predicting certain combinations of them, e.g. predicting stereotypes such as `most blacks use abusive language', or `fear is a virtue of women'. Our experiments conducted on an emotion prediction task with balanced class priors shows that a set of baseline bias-agnostic models exhibit cognitive biases with respect to gender, such as women are prone to be afraid whereas men are more prone to be angry. In contrast, our proposed bias-aware multi-objective learning methodology is shown to reduce such biases in the predictied emotions

Language (Technology) is Power: A Critical Survey of "Bias" in NLP

We survey 146 papers analyzing "bias" in NLP systems, finding that their motivations are often vague, inconsistent, and lacking in normative reasoning, despite the fact that analyzing "bias" is an inherently normative process. We further find that these papers' proposed quantitative techniques for measuring or mitigating "bias" are poorly matched to their motivations and do not engage with the relevant literature outside of NLP. Based on these findings, we describe the beginnings of a path forward by proposing three recommendations that should guide work analyzing "bias" in NLP systems. These recommendations rest on a greater recognition of the relationships between language and social hierarchies, encouraging researchers and practitioners to articulate their conceptualizations of "bias"---i.e., what kinds of system behaviors are harmful, in what ways, to whom, and why, as well as the normative reasoning underlying these statements---and to center work around the lived experiences of members of communities affected by NLP systems, while interrogating and reimagining the power relations between technologists and such communities

Methods for detecting and mitigating linguistic bias in text corpora

Im Zuge der fortschreitenden Ausbreitung des Webs in alle Aspekte des täglichen Lebens wird Bias in Form von Voreingenommenheit und versteckten Meinungen zu einem zunehmend herausfordernden Problem. Eine weitverbreitete Erscheinungsform ist Bias in Textdaten. Um dem entgegenzuwirken hat die Online-Enzyklopädie Wikipedia das Prinzip des neutralen Standpunkts (Englisch: Neutral Point of View, kurz: NPOV) eingeführt, welcher die Verwendung neutraler Sprache und die Vermeidung von einseitigen oder subjektiven Formulierungen vorschreibt. Während Studien gezeigt haben, dass die Qualität von Wikipedia-Artikel mit der Qualität von Artikeln in klassischen Enzyklopädien vergleichbar ist, zeigt die Forschung gleichzeitig auch, dass Wikipedia anfällig für verschiedene Typen von NPOV-Verletzungen ist. Bias zu identifizieren, kann eine herausfordernde Aufgabe sein, sogar für Menschen, und mit Millionen von Artikeln und einer zurückgehenden Anzahl von Mitwirkenden wird diese Aufgabe zunehmend schwieriger. Wenn Bias nicht eingedämmt wird, kann dies nicht nur zu Polarisierungen und Konflikten zwischen Meinungsgruppen führen, sondern Nutzer auch negativ in ihrer freien Meinungsbildung beeinflussen. Hinzu kommt, dass sich Bias in Texten und in Ground-Truth-Daten negativ auf Machine Learning Modelle, die auf diesen Daten trainiert werden, auswirken kann, was zu diskriminierendem Verhalten von Modellen führen kann. In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit Bias, indem wir uns auf drei zentrale Aspekte konzentrieren: Bias-Inhalte in Form von geschriebenen Aussagen, Bias von Crowdworkern während des Annotierens von Daten und Bias in Word Embeddings Repräsentationen. Wir stellen zwei Ansätze für die Identifizierung von Aussagen mit Bias in Textsammlungen wie Wikipedia vor. Unser auf Features basierender Ansatz verwendet Bag-of-Word Features inklusive einer Liste von Bias-Wörtern, die wir durch das Identifizieren von Clustern von Bias-Wörtern im Vektorraum von Word Embeddings zusammengestellt haben. Unser verbesserter, neuronaler Ansatz verwendet Gated Recurrent Neural Networks, um Kontext-Abhängigkeiten zu erfassen und die Performance des Modells weiter zu verbessern. Unsere Studie zum Thema Crowd Worker Bias deckt Bias-Verhalten von Crowdworkern mit extremen Meinungen zu einem bestimmten Thema auf und zeigt, dass dieses Verhalten die entstehenden Ground-Truth-Label beeinflusst, was wiederum Einfluss auf die Erstellung von Datensätzen für Aufgaben wie Bias Identifizierung oder Sentiment Analysis hat. Wir stellen Ansätze für die Abschwächung von Worker Bias vor, die Bewusstsein unter den Workern erzeugen und das Konzept der sozialen Projektion verwenden. Schließlich beschäftigen wir uns mit dem Problem von Bias in Word Embeddings, indem wir uns auf das Beispiel von variierenden Sentiment-Scores für Namen konzentrieren. Wir zeigen, dass Bias in den Trainingsdaten von den Embeddings erfasst und an nachgelagerte Modelle weitergegeben wird. In diesem Zusammenhang stellen wir einen Debiasing-Ansatz vor, der den Bias-Effekt reduziert und sich positiv auf die produzierten Label eines nachgeschalteten Sentiment Classifiers auswirkt