The blind application of machine learning runs the risk of amplifying biases present in data. Such a danger is facing us with word embedding, a popular framework to represent text data as vectors which has been used in many machine learning and natural language processing tasks. We show that even word embeddings trained on Google News articles exhibit female/male gender stereotypes to a disturbing extent. This raises concerns because their widespread use, as we describe, often tends to amplify these biases. Geometrically, gender bias is first shown to be captured by a direction in the word embedding. Second, gender neutral words are shown to be linearly separable from gender definition words in the word embedding. Using these properties, we provide a methodology for modifying an embedding to remove gender stereotypes, such as the association between between the words receptionist and female, while maintaining desired associations such as between the words queen and female. We define metrics to quantify both direct and indirect gender biases in embeddings, and develop algorithms to "debias" the embedding. Using crowd-worker evaluation as well as standard benchmarks, we empirically demonstrate that our algorithms significantly reduce gender bias in embeddings while preserving the its useful properties such as the ability to cluster related concepts and to solve analogy tasks. The resulting embeddings can be used in applications without amplifying gender bias.

语言可以用作再现和执行有害刻板印象和偏差的手段，并被分析在许多研究中。在本文中，我们对自然语言处理中的性别偏见进行了304篇论文。我们分析了社会科学中性别及其类别的定义，并将其连接到NLP研究中性别偏见的正式定义。我们调查了在对性别偏见的研究中应用的Lexica和数据集，然后比较和对比方法来检测和减轻性别偏见。我们发现对性别偏见的研究遭受了四个核心限制。 1）大多数研究将性别视为忽视其流动性和连续性的二元变量。 2）大部分工作都在单机设置中进行英语或其他高资源语言进行。 3）尽管在NLP方法中对性别偏见进行了无数的论文，但我们发现大多数新开发的算法都没有测试他们的偏见模型，并无视他们的工作的伦理考虑。 4）最后，在这一研究线上发展的方法基本缺陷涵盖性别偏差的非常有限的定义，缺乏评估基线和管道。我们建议建议克服这些限制作为未来研究的指导。

Artificial intelligence and machine learning are in a period of astounding growth. However, there are concerns that these technologies may be used, either with or without intention, to perpetuate the prejudice and unfairness that unfortunately characterizes many human institutions. Here we show for the first time that human-like semantic biases result from the application of standard machine learning to ordinary language-the same sort of language humans are exposed to every day. We replicate a spectrum of standard human biases as exposed by the Implicit Association Test and other well-known psychological studies. We replicate these using a widely used, purely statistical machine-learning model-namely, the GloVe word embedding-trained on a corpus of text from the Web. Our results indicate that language itself contains recoverable and accurate imprints of our historic biases, whether these are morally neutral as towards insects or flowers, problematic as towards race or gender, or even simply veridical, reflecting the status quo for the distribution of gender with respect to careers or first names. These regularities are captured by machine learning along with the rest of semantics. In addition to our empirical findings concerning language, we also contribute new methods for evaluating bias in text, the Word Embedding Association Test (WEAT) and the Word Embedding Factual Association Test (WEFAT). Our results have implications not only for AI and machine learning, but also for the fields of psychology, sociology, and human ethics, since they raise the possibility that mere exposure to everyday language can account for the biases we replicate here.

在过去几年中，Word和句嵌入式已建立为各种NLP任务的文本预处理，并显着提高了性能。不幸的是，还表明这些嵌入物从训练数据中继承了各种偏见，从而通过了社会中存在的偏差到NLP解决方案。许多论文试图在单词或句子嵌入中量化偏差，以评估脱叠方法或比较不同的嵌入模型，通常具有基于余弦的指标。然而，最近有些作品对这些指标提出了疑虑，表明即使这些指标报告低偏见，其他测试仍然显示偏差。事实上，文献中提出了各种各样的偏差指标或测试，而没有任何关于最佳解决方案的共识。然而，我们缺乏评估理论级别的偏见度量或详细阐述不同偏差度量的优缺点的作品。在这项工作中，我们将探索基于余弦的偏差指标。我们根据以前的作品和偏见度量的推导条件的思想形式化偏差定义。此外，我们彻底调查了现有的基于余弦的指标及其限制，以表明为什么这些度量可以在某些情况下报告偏差。最后，我们提出了一个新的公制，同样地解决现有度量的缺点，以及数学上证明的表现相同。

像歌曲这样的文化项目对于创造和加强陈规定型，偏见和歧视具有重要影响。但这些物品的实际性质通常不太透明。例如，宣传歌曲。歌词是否偏向妇女？如何随着时间的推移而改变了任何此类偏见？自然语言处理超过50年的四分之一的歌曲量化了Misogyny。女性不太可能与所需的特征相关联（即，能力），而这种偏差减少，它仍然存在。辅助分析进一步表明，歌曲歌词可能有助于推动妇女的社会刻板印象的转变，而男性艺术家的抒情转变（因为女性艺术家较少偏见开始）。总的来说，这些结果阐明了文化演进，偏见和歧视的微妙度量，以及自然语言加工和机器学习如何能够深入了解刻板印象和文化变革。

词汇嵌入在很大程度上仅限于个人和独立的社会类别。但是，现实世界中的语料库通常提出可能相互关联或相交的多个社会类别。例如，“头发编织”与非洲裔美国女性刻板印象相关，但非洲裔美国人也不是女性。因此，这项工作研究与多个社会类别相关的偏见：由不同类别和交叉偏见的联合引起的联合偏见，这些偏见与组成类别的偏见不重叠。我们首先从经验上观察到，单个偏见是非琐事相交的（即在一维子空间上）。从社会科学和语言理论中的交叉理论中，我们使用单个偏见的非线性几何形状为多个社会类别构建了一个交叉子空间。经验评估证实了我们方法的功效。数据和实现代码可以在https://github.com/githublucheng/implementation-of-josec-coling-22下载。

语言语料库中的统计规律将众所周知的社会偏见编码为单词嵌入。在这里，我们专注于性别，以全面分析在互联网语料库中训练的广泛使用的静态英语单词嵌入式（Glove 2014，FastText 2017）。使用单类单词嵌入关联测试，我们证明了性别偏见的广泛流行，这些偏见也显示出：（1）与男性与女性相关的单词频率； （b）与性别相关的单词中的言论部分； （c）与性别相关的单词中的语义类别； （d）性别相关的单词中的价，唤醒和优势。首先，就单词频率而言：我们发现，在词汇量中，有1000个最常见的单词与男性相比，有77％的人与男性相关，这是在英语世界的日常语言中直接证明男性默认的证据。其次，转向言论的部分：顶级男性相关的单词通常是动词（例如，战斗，压倒性），而顶级女性相关的单词通常是形容词和副词（例如，奉献，情感上）。嵌入中的性别偏见也渗透到言论部分。第三，对于语义类别：自下而上，对与每个性别相关的前1000个单词的群集分析。与男性相关的顶级概念包括大技术，工程，宗教，体育和暴力的角色和领域；相比之下，顶级女性相关的概念较少关注角色，包括女性特定的诽谤和性内容以及外观和厨房用语。第四，使用〜20,000个单词词典的人类评级，唤醒和主导地位，我们发现与男性相关的单词在唤醒和优势上较高，而与女性相关的单词在价上更高。

语言的自动处理在我们的生活中普遍存在，经常在我们的决策中扮演核心角色，例如为我们的消息和邮件选择措辞，翻译我们的读物，甚至与我们进行完整的对话。单词嵌入是现代自然语言处理系统的关键组成部分。它们提供了一种词的表示，从而提高了许多应用程序的性能，从而是含义的表现。单词嵌入似乎可以捕捉到原始文本中单词的含义的外观，但与此同时，它们还提炼了刻板印象和社会偏见，后来传达给最终应用。这样的偏见可能是歧视性的。检测和减轻这些偏见，以防止自动化过程的歧视行为非常重要，因为它们的规模可能比人类更有害。目前，有许多工具和技术可以检测和减轻单词嵌入中的偏见，但是它们为没有技术技能的人的参与带来了许多障碍。碰巧的是，大多数偏见专家，无论是社会科学家还是对偏见有害，没有这样的技能的环境，并且由于技术障碍而无法参与偏见检测过程。我们研究了现有工具中的障碍，并与不同种类的用户探索了它们的可能性和局限性。通过此探索，我们建议开发一种专门旨在降低技术障碍的工具，并提供探索能力，以满足愿意审核这些技术的专家，科学家和一般人的要求。

现代语言模型中的检测和缓解有害偏见被广泛认为是至关重要的开放问题。在本文中，我们退后一步，研究语言模型首先是如何偏见的。我们使用在英语Wikipedia语料库中训练的LSTM架构，使用相对较小的语言模型。在培训期间的每一步中，在每个步骤中都会更改数据和模型参数，我们可以详细介绍性别表示形式的发展，数据集中的哪些模式驱动器以及模型的内部状态如何与偏差相关在下游任务（语义文本相似性）中。我们发现性别的表示是动态的，并在训练过程中确定了不同的阶段。此外，我们表明，性别信息在模型的输入嵌入中越来越多地表示，因此，对这些性别的态度可以有效地减少下游偏置。监测训练动力学，使我们能够检测出在输入嵌入中如何表示男性和男性性别的不对称性。这很重要，因为这可能会导致幼稚的缓解策略引入新的不良偏见。我们更普遍地讨论了发现与缓解策略的相关性，以及将我们的方法推广到更大语言模型，变压器体系结构，其他语言和其他不良偏见的前景。

Bias elimination and recent probing studies attempt to remove specific information from embedding spaces. Here it is important to remove as much of the target information as possible, while preserving any other information present. INLP is a popular recent method which removes specific information through iterative nullspace projections. Multiple iterations, however, increase the risk that information other than the target is negatively affected. We introduce two methods that find a single targeted projection: Mean Projection (MP, more efficient) and Tukey Median Projection (TMP, with theoretical guarantees). Our comparison between MP and INLP shows that (1) one MP projection removes linear separability based on the target and (2) MP has less impact on the overall space. Further analysis shows that applying random projections after MP leads to the same overall effects on the embedding space as the multiple projections of INLP. Applying one targeted (MP) projection hence is methodologically cleaner than applying multiple (INLP) projections that introduce random effects.

我们采用自然语言处理技术来分析“ 200万首歌数据库”语料库中的377808英文歌曲歌词，重点是五十年（1960- 2010年）的性别歧视表达和性别偏见的测量。使用性别歧视分类器，我们比以前的研究使用手动注释的流行歌曲样本来确定性别歧视歌词。此外，我们通过测量在歌曲歌词中学到的单词嵌入中的关联来揭示性别偏见。我们发现性别歧视的内容可以在整个时间内增加，尤其是从男性艺术家和出现在Billboard图表中的流行歌曲。根据表演者的性别，歌曲还包含不同的语言偏见，男性独奏艺术家歌曲包含更多和更强烈的偏见。这是对此类类型的第一个大规模分析，在流行文化的如此有影响力的一部分中，可以深入了解语言使用。

许多现代的机器学习算法通过在与性别或种族等敏感属性相关的粗略定义的群体之间执行公平限制来减轻偏见。但是，这些算法很少说明组内异质性和偏见可能会对组的某些成员产生不成比例。在这项工作中，我们表征了社会规范偏见（Snob），这是一种微妙但因此的算法歧视类型，即使这些系统实现了群体公平目标，也可以通过机器学习模型展示。我们通过职业分类中的性别偏见来研究这个问题。我们通过衡量算法的预测与推断性别规范的一致性相关，来量化势利小人。当预测一个人是否属于男性主导的职业时，该框架表明，“公平”的分类者仍然以与推断的男性规范相符的方式写的传记。我们比较跨算法公平方法的势利小人，并表明它通常是残留的偏见，而后处理方法根本不会减轻这种偏见。

随着日常生活中的自然语言处理（NLP）的部署扩大，来自NLP模型的继承的社会偏见变得更加严重和有问题。以前的研究表明，在人生成的Corpora上培训的单词嵌入式具有强烈的性别偏见，可以在下游任务中产生鉴别结果。以前的脱叠方法主要侧重于建模偏差，并且仅隐含地考虑语义信息，同时完全忽略偏置和语义组件之间的复杂潜在的因果结构。为了解决这些问题，我们提出了一种新的方法，利用了因果推断框架来有效消除性别偏见。所提出的方法允许我们构建和分析促进性别信息流程的复杂因果机制，同时保留单词嵌入中的Oracle语义信息。我们的综合实验表明，该方法达到了最先进的性别脱叠任务。此外，我们的方法在字相似性评估和各种外在下游NLP任务中产生了更好的性能。

News articles both shape and reflect public opinion across the political spectrum. Analyzing them for social bias can thus provide valuable insights, such as prevailing stereotypes in society and the media, which are often adopted by NLP models trained on respective data. Recent work has relied on word embedding bias measures, such as WEAT. However, several representation issues of embeddings can harm the measures' accuracy, including low-resource settings and token frequency differences. In this work, we study what kind of embedding algorithm serves best to accurately measure types of social bias known to exist in US online news articles. To cover the whole spectrum of political bias in the US, we collect 500k articles and review psychology literature with respect to expected social bias. We then quantify social bias using WEAT along with embedding algorithms that account for the aforementioned issues. We compare how models trained with the algorithms on news articles represent the expected social bias. Our results suggest that the standard way to quantify bias does not align well with knowledge from psychology. While the proposed algorithms reduce the~gap, they still do not fully match the literature.

对自然语言处理资源中的偏置模式的提高意识，如BERT，具有许多度量来量化“偏见”和“公平”。但是，如果没有完全不可能，请比较不同指标的结果和评估这些度量的作品仍然困难。我们调查了对预用语言模型的公平度量标准的现有文献，并通过实验评估兼容性，包括语言模型中的偏差，如在其下游任务中。我们通过传统文献调查和相关分析的混合来实现这一目标，以及运行实证评估。我们发现许多指标不兼容，高度依赖于（i）模板，（ii）属性和目标种子和（iii）选择嵌入式。这些结果表明，公平或偏见评估对情境化语言模型仍然具有挑战性，如果不是至少高度主观。为了提高未来的比较和公平评估，我们建议避免嵌入基于的指标并专注于下游任务中的公平评估。

在本文中，作为一个案例研究，我们在与谷歌翻译的机器翻译中对性别偏差进行了系统研究。我们翻译了包含匈牙利语的职业名称的句子，这是一种与性别中性代词的语言，进入英语。我们的目标是通过将翻译与最佳非偏见翻译者进行比较来提出偏见的公平措施。在评估偏见时，我们使用以下参考点：（1）源和目标语言国家的职业中的男女分布，以及（2）匈牙利调查结果，审查某些工作是通常被认为是女性化或男性化的。我们还研究了如何将句子扩展到职业的形容词效应了翻译代词的性别。因此，我们发现对双方的偏见，但对女性的偏见结果更频繁。翻译更接近我们对客观职业统计的看法。最后，职业对翻译产生了更大的效果而不是形容词。

本次调查绘制了用于分析社交媒体数据的生成方法的研究状态的广泛的全景照片（Sota）。它填补了空白，因为现有的调查文章在其范围内或被约会。我们包括两个重要方面，目前正在挖掘和建模社交媒体的重要性：动态和网络。社会动态对于了解影响影响或疾病的传播，友谊的形成，友谊的形成等，另一方面，可以捕获各种复杂关系，提供额外的洞察力和识别否则将不会被注意的重要模式。

Despite being responsible for state-of-the-art results in several computer vision and natural language processing tasks, neural networks have faced harsh criticism due to some of their current shortcomings. One of them is that neural networks are correlation machines prone to model biases within the data instead of focusing on actual useful causal relationships. This problem is particularly serious in application domains affected by aspects such as race, gender, and age. To prevent models from incurring on unfair decision-making, the AI community has concentrated efforts in correcting algorithmic biases, giving rise to the research area now widely known as fairness in AI. In this survey paper, we provide an in-depth overview of the main debiasing methods for fairness-aware neural networks in the context of vision and language research. We propose a novel taxonomy to better organize the literature on debiasing methods for fairness, and we discuss the current challenges, trends, and important future work directions for the interested researcher and practitioner.

情绪分析中最突出的任务是为文本分配情绪，并了解情绪如何在语言中表现出来。自然语言处理的一个重要观察结果是，即使没有明确提及情感名称，也可以通过单独参考事件来隐式传达情绪。在心理学中，被称为评估理论的情感理论类别旨在解释事件与情感之间的联系。评估可以被形式化为变量，通过他们认为相关的事件的人们的认知评估来衡量认知评估。其中包括评估事件是否是新颖的，如果该人认为自己负责，是否与自己的目标以及许多其他人保持一致。这样的评估解释了哪些情绪是基于事件开发的，例如，新颖的情况会引起惊喜或不确定后果的人可能引起恐惧。我们在文本中分析了评估理论对情绪分析的适用性，目的是理解注释者是否可以可靠地重建评估概念，如果可以通过文本分类器预测，以及评估概念是否有助于识别情感类别。为了实现这一目标，我们通过要求人们发短信描述触发特定情绪并披露其评估的事件来编译语料库。然后，我们要求读者重建文本中的情感和评估。这种设置使我们能够衡量是否可以纯粹从文本中恢复情绪和评估，并为判断模型的绩效指标提供人体基准。我们将文本分类方法与人类注释者的比较表明，两者都可以可靠地检测出具有相似性能的情绪和评估。我们进一步表明，评估概念改善了文本中情绪的分类。

计算机视觉（CV）取得了显着的结果，在几个任务中表现优于人类。尽管如此，如果不正确处理，可能会导致重大歧视，因为CV系统高度依赖于他们所用的数据，并且可以在此类数据中学习和扩大偏见。因此，理解和发现偏见的问题至关重要。但是，没有关于视觉数据集中偏见的全面调查。因此，这项工作的目的是：i）描述可能在视觉数据集中表现出来的偏差； ii）回顾有关视觉数据集中偏置发现和量化方法的文献； iii）讨论现有的尝试收集偏见视觉数据集的尝试。我们研究的一个关键结论是，视觉数据集中发现和量化的问题仍然是开放的，并且在方法和可以解决的偏见范围方面都有改进的余地。此外，没有无偏见的数据集之类的东西，因此科学家和从业者必须意识到其数据集中的偏见并使它们明确。为此，我们提出了一个清单，以在Visual DataSet收集过程中发现不同类型的偏差。