神经现实AI也有偏见，我们该如何信任它们？

【神经现实AI也有偏见，我们该如何信任它们？】1970年，爱德华·肖特利夫（Edward H. Shortliffe）在斯坦福大学的实验室里开始着手编写一个Lisp程序。这个名为MYCIN的系统通过一系列的是非问题，帮助医生判断病人是否患有遗传性血液疾病，并根据病人体重建议抗生素用量。作为历史上最早的专家系统之一， MYCIN的正确率仅为65% ，相较血液科医师80%的正确率相去甚远，而且由于程序过于庞大，最终也没有投入使用。
2019年， 150名受试者来到UCLA的VCLA中心，观看Baxter机器人打开附有安全锁的药瓶。随后， Baxter向其中一些受试者解释了自己是如何打开药瓶的，剩下的人没有得到任何解释。最后，实验者向所有人提问：你在多大程度上相信这个机器人会开药瓶？
在过去的半个世纪里，机器的计算与储存能力突飞猛进，我们可以轻松地在计算机上运行像MYCIN一样相对简单的系统，甚至可以训练深度神经网络、支持向量机（Support Vector Machine）等更加复杂的模型达到接近专业医生的诊断水平，或是让机器人完成相对复杂的精细动作。
但是， AI系统的性能提升也带来了新的问题：如果这些系统进入我们的生活，你会信任它们作出的决定吗？
为何要解释AI？
AI如日中天，我们为什么要停下来思考怎么解释它？
2016年5月， ProPublica发布了一篇名为《机器偏见》的调查报告，聚焦一个名为COMPAS的AI系统。 COMPAS被广泛应用于美国司法量刑。它基于已有的犯罪记录，尝试预测被告被再次逮捕的概率，得出一个1到10分之间的分数——分数越高，它建议的量刑越重，以期更有效地惩治潜在的再犯。
ProPublica分析了18000多人的COMPAS分数和犯罪记录，发现黑人与白人的分数分布明显不同——在犯罪历史、再逮捕记录、年龄、性别都相同的条件下，黑人被告得到更高COMPAS分数的概率高于白人被告45% 。
另外，有48%在两年内被再次逮捕的白人被告的COMPAS分数被低估，几乎是黑人被告的两倍。因为数据来自具有结构性不公的环境（既有司法系统倾向于区别对待不同人种）， COMPAS的（草率）决定也受此影响。
然而，由于COMPAS是一个黑箱系统，法官只能看到分数，对内部的决策机制一无所知，导致他们无法有效评估系统的建议。另一篇调查报告更是指出， COMPAS的准确率相当于几乎没有刑事司法专业知识的人。
无独有偶， 2015年，有用户发现谷歌的图像识别系统将自己的黑人朋友标记为“大猩猩” ，在推特上引起轩然大波。直到2018年，谷歌仍然没有完全修复这一漏洞，只是将灵长类的标签从系统中移除，并称“图像识别技术还不成熟” 。
同样是2015年，纽约西奈山医院用70万病人的数据训练了一个名为“深度病人”的深度神经网络，用以辅助医疗诊断。 “深度病人”对精神分裂症的预测出乎意料地准确，但没有医生知道为什么，自然也无法应用于自己的临床诊断；当它被用于分析医院以外的X光片时，系统正确率莫名出现了大幅下降。
“数据不会说谎。 ”但这绝不意味着我们不需要仔细审视它们，或是给予基于数据之上的AI系统无条件的信任。肖特利夫的MYCIN系统本质上是一个决策树，属于“透明”的模型——我们可以画出从数据输入开始完整的决策过程，从而评估MYCIN的决定。深度神经网络的性能远远优于决策树，但它是一个“黑箱”——我们几乎不可能确切地知道它在算什么。性能与可解释性似乎此消彼长。

本文插图
对一位只追求正确率和性能的算法工程师来说，黑箱AI未必不受待见：一个能够准确预测95%的事件的黑箱系统，肯定比另一个正确率只有65%、更透明的系统好。可是，当工程师需要调整系统内部“零件”的时候（比如修复谷歌图像识别系统），黑箱会让这项任务无比艰难：到底是哪一步出错了？是用于训练的数据有问题，还是模型本身的性能不足，或是损失函数（loss function）有待改进？置身黑箱之外的工程师很难一针见血地指出病灶。