On Subjectivity, Bias and Fairness in Language Model Learning
Sur la subjectivité, les préjugés et l'équité dans l'apprentissage des modèles linguistiques
Résumé
With the staggering growth of language models in the last few years, language technology is rapidly taking over some of the most influential procedures in modern society such as recruitment, teaching, business, legislation and legal systems. For example, instead of hiring a slow human worker to pore over hundreds of resumes in a job opening, an automatic resume analyzer can do it in a matter of minutes. Instead of wasting time and money in expensive lawsuits and trials, language models can analyze evidence and build adequate argumentation for defendants in court. The recent success of language models owes to two major factors: (i) their massive size reaching hundreds of billions of parameters such as GPT3 or ChatGPT, and (ii) the smart notion of pretraining them on colossal textual corpora with very little annotation and curation. Although pretraining on unlabeled datasets facilitated the adoption of human language by models, it also made it easy for them to absorb harmful subjective beliefs contained in those corpora. Indeed, a growing body of research is warning that language models inherited a large swath of human social biases and stereotypes from datasets. As a result, language models run the risk of siding with male applicants in job offers (because of the stereotype casting men as more competent and skillful than women); discriminating against people of color in court (because of the stereotype casting Blacks as supporters of crime and violence); not to mention the risk of propagating these stereotypes to kids when language models are used in teaching settings. In this thesis, we aim to characterize and measure social bias encoded in language models, and quantify the discrimination damage when these models are employed in downstream applications. Also, we propose three novel methods to reduce the amount of bias from language models: BiasMeter, ADV-Debias and AttenD operating on data, text embeddings and the attention mechanism respectively. In contrast to stereotypes, subjectivity can sometimes be beneficial to language models. For example, a task-oriented conversational agent can make use of subjective attributes in user utterances to enable subjective search. Also, subjectivity can enhance opinion and emotion mining from online reviews. Previous research shows that failing to explicitly model subjectivity in user-facing language technology such as chatbots and search ultimately results in user dissatisfaction. In this thesis, we focus on search and textual similarity, and propose methods to augment them with subjectivity. Be it for desired (subjective attributes) or undesired subjectivity (bias, stereotypes and prejudice), we provide extensive evaluation and validation of the proposed techniques.
Avec la croissance stupéfiante des modèles linguistiques au cours des dernières années, la technologie du langage est en train de prendre le contrôle des procédures les plus influentes de la société moderne, comme le recrutement, l’enseignement, les affaires, la législation et les systèmes juridiques. Par exemple, au lieu d’engager un travailleur humain lent pour étudier des centaines de CV dans le cadre d’une offre d’emploi, un analyseur automatique de CV peut le faire en quelques minutes. Au lieu de perdre du temps et de l’argent dans des poursuites et des procès juridiques coûteux, les modèles linguistiques peuvent analyser les preuves et construire une argumentation adéquate pour les défendeurs au tribunal. Le succès récent des modèles de langage est dû à deux facteurs majeurs : (i) leur taille massive atteignant des centaines de milliards de paramètres comme GPT3 ou ChatGPT, et (ii) l’idée intelligente de les préentraîner sur des corpus textuels colossaux avec très peu d’annotation et de curation. Bien que le pré-entraînement sur des ensembles de données non étiquetés ait facilité l’adoption du langage humain par les modèles, il leur a également permis d’absorber facilement les croyances subjectives néfastes contenues dans ces corpus. En effet, de plus en plus de recherches signalent que les modèles de langage ont hérité d’une grande partie des préjugés sociaux et des stéréotypes humains contenus dans les ensembles de données. Par conséquent, les modèles de langage courent le risque de prendre le parti des candidats masculins dans les offres d’emploi (en raison du stéréotype qui présente les hommes comme plus compétents et plus habiles que les femmes) ; de discriminer les personnes de couleur dans les tribunaux (en raison du stéréotype qui présente les Noirs comme des partisans du crime et de la violence) ; sans parler du risque de propager ces stéréotypes aux enfants lorsque les modèles de langage sont utilisés dans des contextes d’enseignement. Dans cette thèse, nous cherchons à caractériser et à mesurer les préjugés sociaux encodés dans les modèles de langage, et à quantifier les dommages causés par la discrimination lorsque ces modèles sont utilisés dans des applications en aval. De plus, nous proposons trois nouvelles méthodes pour réduire la quantité de biais des modèles de langage : BiasMeter, ADV-Debias et AttenD qui opèrent respectivement sur les données, les représentations vectorielles de texte et le mécanisme d’attention. Contrairement aux stéréotypes, la subjectivité peut parfois être bénéfique aux modèles de langage. Par exemple, un agent conversationnel orienté tâche peut utiliser les attributs subjectifs des énoncés de l’utilisateur pour permettre une recherche subjective. De même, la subjectivité peut améliorer l’extraction d’opinions et d’émotions à partir de commentaires en ligne. Des recherches antérieures ont montré que le fait de ne pas modéliser explicitement la subjectivité dans les technologies linguistiques orientées vers l’utilisateur, telles que les chatbots et la recherche, entraîne l’insatisfaction des utilisateurs. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la recherche et la similarIIité textuelle, et proposons des méthodes pour les augmenter avec la subjectivité. Que ce soit pour la subjectivité désirable (attributs subjectifs) ou indésirable (biais, stéréotypes et préjugés), nous fournissons une évaluation et une validation approfondies des techniques proposées.
Domaines
Informatique et langage [cs.CL]Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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