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author | Jan Aalmoes <jan.aalmoes@inria.fr> | 2024-12-13 10:52:09 +0100 |
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diff --git a/aia/exp.tex b/aia/exp.tex index b60b46b..0677494 100644 --- a/aia/exp.tex +++ b/aia/exp.tex @@ -47,7 +47,7 @@ \scriptsize \begin{itemize} \item \emph{COMPAS récidivisme (tabulaire)} - \item ML = Forêt aléatoire + \item ML = Réseau de neurones \end{itemize} \includegraphics[width=150px]{images/figures/advdebias/compas/compas_advdeb_attack_hard_sex.pdf} \end{subfigure} diff --git a/aia/intro.tex b/aia/intro.tex index 5a191b7..8b464c5 100644 --- a/aia/intro.tex +++ b/aia/intro.tex @@ -8,7 +8,7 @@ \frametitle{Deux surfaces d'attaque pour réaliser l'AIA} \emph{$X$} les données d'entrée. \begin{itemize} - \item \textcolor{accent}{Logit} + \item \textcolor{accent}{Logit\footnote{Ou \textit{soft label}}} \begin{equation*} l\circ X \end{equation*} diff --git a/aia/prediction.tex b/aia/prediction.tex index e58b98f..6201b37 100644 --- a/aia/prediction.tex +++ b/aia/prediction.tex @@ -192,7 +192,7 @@ \caption{Prédiction de la réussite à l'examen du barreau (LAW)} \end{subfigure} \end{figure} - Les classification finie est + La classification finie est \begin{itemize} \item \emph{$3\times$ plus rapide} qu'une forêt aléatoire sur (LAW) \item \emph{$4\times$ plus rapide} qu'une forêt aléatoire sur (COMPAS) diff --git a/aia/protection.tex b/aia/protection.tex index fd6b571..776b77e 100644 --- a/aia/protection.tex +++ b/aia/protection.tex @@ -109,4 +109,11 @@ \text{max}_aBA(a)=\frac{1}{\#G} \end{equation*} + \pause + \vpsace{20px} + \begin{itemize} + \item Formule explicite entre une notion de confidentialité et une notion d'équitée. + + \item Cette quantité permet un audit de l'équitée ainsi que du risque d'une AIA. + \end{itemize} \end{frame} diff --git a/aia/protectionv2.tex b/aia/protectionv2.tex index 121788a..d04bb64 100644 --- a/aia/protectionv2.tex +++ b/aia/protectionv2.tex @@ -32,8 +32,8 @@ \end{equation*} \end{definition} \pause - \begin{definition}[S est protégé] - $S$ est protégé contre l'AIA sur $f$ si et seulement si + \begin{definition}[S est protégée] + $S$ est protégée contre l'AIA sur $f$ si et seulement si \begin{equation*} \forall a\in A~ P_{(a\circ f\circ X,S)}= @@ -49,7 +49,7 @@ Les trois propositions suivantes sont équivalentes. \begin{itemize} \item[$(\alpha)$] $f$ satisfait la parité démographique pour $S$ - \item[$(\beta)$] $S$ est protégé contre l'AIA sur $f$ + \item[$(\beta)$] $S$ est protégée contre l'AIA sur $f$ \item[$(\gamma)$] $\max_{a\in A} BA(f) = \frac{1}{\#G}$ \end{itemize} \end{theorem} @@ -88,5 +88,13 @@ \frac{1}{2}(1+DemParLvl) \end{equation*} \end{theorem} + \pause + + \vspace{20px} + \begin{itemize} + \item Formule explicite entre une notion de confidentialité et une notion d'équité. + + \item Cette quantité permet un audit de l'équité ainsi que du risque d'une AIA. + \end{itemize} \end{frame} @@ -104,3 +104,125 @@ \caption{Recensement USA (ADULT). Prédiction du salaire ($>\$50K$).} \end{figure} \end{frame} + +{ + \usebackgroundtemplate{\includegraphics[width=\paperwidth]{images/background/card/background.pdf}} +\begin{frame} + %\vspace{70px} + \hspace{70px} + \begin{minipage}{250px} + \centering + \Large + \textcolor{accent}{ + Autre notion d'équité + } + \end{minipage} +\end{frame} +} + +\begin{frame} + \frametitle{Définitions de l'équité} + \begin{definition}[Equité de chances\footnote{\textit{Equality of odds}}] + \begin{align*} + \forall (y,\hat{y},s_0,s_1)\in F\times F\times G\times G\\ + P(f\circ X=\hat{y}\mid Y=y\wedge S=s_0)= + P(f\circ X=\hat{y}\mid Y=y\wedge S=s_1) + \end{align*} + \end{definition} + \begin{definition}[Effet différencié\footnote{\textit{Disparate impact}}] + \begin{equation*} + \frac{P(f\circ X=Y\mid S=0)}{P(f\circ X=Y\mid S=1)} + \end{equation*} + \end{definition} +\end{frame} +\begin{frame} + \frametitle{L'équité des chances ne protège pas contre l'AIA prédiction} + \begin{table} + \begin{tabular}{|c|c|c|c|} + \hline + $y$ & $s$ & $\hat{y}$ & $a$\\ + \hline + 0 & 0 & 0 & 0\\ + \hline + 1 & 0 & 0 & 0\\ + \hline + 0 & 1 & 1 & 1\\ + \hline + 1 & 1 & 1 & 1\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{L'attaque $a$ infère l'attribut sensible avec $100\%$ d'exactitude alors que le modèle $\hat{Y}$ satisfait l'équité des chances.} + \end{table} +\end{frame} +\begin{frame} + \frametitle{L'équité classique ne protège pas contre l'AIA logit} + \begin{table} + \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|} + \hline + $x$ & $y$ & $s$ & $f(x)=1-x$ & $\hat{y}$ & $a(x)=1-|0,5-t(x)|$ & $\hat{s}$ $(\tau=0,65)$\\ + \hline + 0,1 & 1&1&0,9&1&0,6&1\\ + \hline + 0,2&1&0&0,8&1&0,7&0\\ + \hline + 0,8&0&0&0,2&0&0,7&0\\ + \hline + 0,9&0&1&0,1&0&0,6&1\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Base de données et formule explicite pour le modèle cible $f$ et l'attaque $a$} + \end{table} + \begin{align*} + P(\hat{Y}=0|S=1,Y=0) = P(\hat{Y}=0|S=0,Y=0) = 1\\ + P(\hat{Y}=1|S=1,Y=0) = P(\hat{Y}=1|S=0,Y=0) = 0\\ + P(\hat{Y}=0|S=1,Y=1) = P(\hat{Y}=0|S=0,Y=1) = 0\\ + P(\hat{Y}=1|S=1,Y=1) = P(\hat{Y}=1|S=0,Y=1) = 1\\ + \end{align*} +\end{frame} + +{ + \usebackgroundtemplate{\includegraphics[width=\paperwidth]{images/background/card/background.pdf}} +\begin{frame} + %\vspace{70px} + \hspace{70px} + \begin{minipage}{250px} + \centering + \Large + \textcolor{accent}{ + Espaces métriques informationnels + } + \end{minipage} +\end{frame} +} +\begin{frame} + \frametitle{Notions de distance sur les lois de probabilité} + \begin{definition}[Divergence de Kullback-Leibler] + \begin{equation*} + D_{KL}(P_{f\circ X}~||~P_Y) = + \int_{y\in F} + \text{log}\left( + \frac{P_{f\circ X}(dy)}{P_Y(dy)} + \right) + P_{f\circ X}(dy) + \end{equation*} + Où $s(\square) = \frac{P_{f\circ X}(\square)}{P_Y(\square)}$, la dérivée de Radon-Nikodym, est une fonction mesurable telle que + \begin{equation*} + \forall A\in\mathcal{F}P_{f\circ X}(A) = + \int_AsdP_Y + \end{equation*} + \end{definition} +\end{frame} + +\begin{frame} + \frametitle{Information mutuelle} + \begin{definition}[Information mutuelle] + \begin{equation*} + I(X;Y) = D_{KL}\left(P_{(X,Y)}~||~P_X\otimes P_Y\right) + \end{equation*} + \end{definition} + \begin{propriete}[Inégalité du traitement des données] + \begin{equation*} + I(X;Y)\geq I(f\circ X;Y) + \end{equation*} + \end{propriete} +\end{frame} @@ -64,7 +64,7 @@ \begin{frame} \frametitle{L'IA comme produit} \begin{minipage}{270px} - \includegraphics[width=\linewidth]{images/ckoi/gafam.png} + \includegraphics[width=\linewidth]{images/ckoi/gafam2.png} \end{minipage} \begin{minipage}{120px} \footnotesize @@ -138,6 +138,11 @@ prédictions, du contenu, des recommandations ou des décisions qui peuvent infl \usebackgroundtemplate{\includegraphics[width=\paperwidth]{images/background/toc/background.pdf}} \begin{frame} +\Large +\underline{Introduction} +\pause +\normalsize + IA : enjeux, fonctionnement et modélisation de l'apprentissage automatique \vspace{10px} \pause @@ -146,6 +151,11 @@ prédictions, du contenu, des recommandations ou des décisions qui peuvent infl \vspace{10px} \pause +\Large +\underline{Contributions} +\pause +\normalsize + \emph{L'apprentissage ensembliste pour attaquer l'attribut sensible} \vspace{10px} \pause @@ -404,28 +414,39 @@ age : 85 sex : 1 race : 0 \begin{minipage}[t]{0.45\linewidth} \centering \input{tikz/attack_mia} - Inférence de l'appartenance aux données d'entraînement (MIA) + Inférence de l'appartenance aux données d'entraînement (MIA\textsuperscript{1}) \end{minipage} \hspace{10px} \begin{minipage}[t]{0.45\linewidth} \centering \input{tikz/attack} - Inférence d'un attribut sensible (AIA) + Inférence d'un attribut sensible (AIA\textsuperscript{2}) \end{minipage} + + \vspace{40px} + \footnotesize +1. \textit{Membership Inference Attack} + +2. \textit{Attribute Inference Attack} \end{frame} \begin{frame} \frametitle{Imposer l'équité} \emph{L'algorithme d'entraînement peut être modifié pour imposer l'équité au modèle final.} \begin{itemize} - \item \textit{FairGrad: Fairness Aware Gradient Descent}, Gaurav Maheshwari and Michaël Perrot, 2022. - \item \textit{Mitigating Unwanted Biases with Adversarial Learning}, Brian Hu Zhang and Blake Lemoine and Margaret Mitchell, 2018. - \item - \textit{A reductions approach to fair classification.} - Agarwal, A. and Beygelzimer, A. and Dudík, M. and Langford, J. and Wallach, H., 2018 - %\item \textit{Deep Learning with Differential Privacy}, - % Martín Abadi and Andy Chu and Ian Goodfellow, 2016. + \item Apprentissage adverse avec deux réseaux de neurones en compétition\textsuperscript{1} + \item Optimisation sous contrainte : approche problème primal/dual\textsuperscript{2,3} \end{itemize} + + \vspace{40px} + \footnotesize + 1. \textit{Mitigating Unwanted Biases with Adversarial Learning}, Brian Hu Zhang and Blake Lemoine and Margaret Mitchell, 2018. + + 2. \textit{FairGrad: Fairness Aware Gradient Descent}, Gaurav Maheshwari and Michaël Perrot, 2022. + + + 3. \textit{A reductions approach to fair classification.} + Agarwal, A. and Beygelzimer, A. and Dudík, M. and Langford, J. and Wallach, H., 2018 \end{frame} \begin{frame} @@ -433,16 +454,23 @@ age : 85 sex : 1 race : 0 \begin{itemize} \item \emph{Il y a un compromis à faire entre équité et MIA.} \begin{itemize} - \item \textit{On the Privacy Risks of Algorithmic Fairness}, - Hongyan Chang and Reza Shokri, 2021. - \item \textit{Differential Privacy Has Disparate Impact on Model Accuracy}, Eugene Bagdasaryan and Cornell Tech and Omid Poursaeed and Cornell Tech and Vitaly Shmatikov, 2019. + \item Imposer l'équité augmente le risque de MIA\textsuperscript{1} + \item Mitiger le risque de MIA avec de la confidentialité différentielle induit des inéquités \textsuperscript{2} \end{itemize} - \pause \item \emph{L'équité et l'AIA présentent des similarités.} \begin{itemize} - \item \textit{Mitigating Unwanted Biases with Adversarial Learning}, Brian Hu Zhang and Blake Lemoine and Margaret Mitchell, 2018. + \item Mitiger le risque AIA implique de rendre le modèle équitable\textsuperscript{3} \end{itemize} \end{itemize} + + \vspace{30px} + \footnotesize + 1. \textit{On the Privacy Risks of Algorithmic Fairness}, + Hongyan Chang and Reza Shokri, 2021. + + 2. \textit{Differential Privacy Has Disparate Impact on Model Accuracy}, Eugene Bagdasaryan and Cornell Tech and Omid Poursaeed and Cornell Tech and Vitaly Shmatikov, 2019. + + 3. \textit{Mitigating Unwanted Biases with Adversarial Learning}, Brian Hu Zhang and Blake Lemoine and Margaret Mitchell, 2018. \end{frame} \begin{frame} @@ -457,11 +485,12 @@ age : 85 sex : 1 race : 0 \caption{Après rééquilibrage adverse} \end{subfigure} \end{figure} - \textit{Mitigating Unwanted Biases with Adversarial Learning}, Brian Hu Zhang and Blake Lemoine and Margaret Mitchell, 2018. - \vspace{50px} + \vspace{40px} \footnotesize - \textsuperscript{1}\textit{Adversarial debiasing} + 1. \textit{Adversarial debiasing} + + \textit{Mitigating Unwanted Biases with Adversarial Learning}, Brian Hu Zhang and Blake Lemoine and Margaret Mitchell, 2018. \end{frame} \begin{frame} Binary files differ@@ -14,25 +14,28 @@ \frametitle{Perspectives} \begin{minipage}[t]{0.45\linewidth} \emph{A court terme} + \begin{enumerate} - Mieux évaluer la classification finie, y compris dans le domaine de l'AIA + \item Mieux évaluer la classification finie, y compris dans le domaine de l'AIA - Mieux évaluer l'impact de l'utilisation de données synthétiques + \item Mieux évaluer l'impact de l'utilisation de données synthétiques - Construire la boîte EQ (la classification finie peut aider) + \item Construire la boîte EQ (la classification finie peut aider) - Trouver des exemples d'espaces métriques informationnels + \item Trouver des exemples d'espaces métriques informationnels + \end{enumerate} \end{minipage} \hspace{30px} \pause \begin{minipage}[t]{0.45\linewidth} \emph{A long terme} + \begin{enumerate} + \item Une IA ne permettant ni AIA ni MIA - Une IA ne permettant ni AIA ni MIA + \item Un consensus sur l'équité - Un consensus sur l'équité - - Une compréhension théorique des réseaux de neurones + \item Une compréhension théorique des réseaux de neurones + \end{enumerate} \end{minipage} \end{frame} |