論文の概要: What Hides behind Unfairness? Exploring Dynamics Fairness in Reinforcement Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10942v1
- Date: Tue, 16 Apr 2024 22:47:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-18 17:42:39.967826
- Title: What Hides behind Unfairness? Exploring Dynamics Fairness in Reinforcement Learning
- Title（参考訳）: 不公平の裏には何が隠されているのか : 強化学習におけるダイナミクスフェアネスの探求
- Authors: Zhihong Deng, Jing Jiang, Guodong Long, Chengqi Zhang,
- Abstract要約: 強化学習問題では、エージェントはリターンを最大化しながら長期的な公正性を慎重に検討する必要がある。
近年の研究では様々なフェアネスの概念が提案されているが、RL問題における不公平性がどのように生じるかは定かではない。
我々は、環境力学から生じる不平等を明示的に捉える、ダイナミックスフェアネスという新しい概念を導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.51430732904994
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In sequential decision-making problems involving sensitive attributes like race and gender, reinforcement learning (RL) agents must carefully consider long-term fairness while maximizing returns. Recent works have proposed many different types of fairness notions, but how unfairness arises in RL problems remains unclear. In this paper, we address this gap in the literature by investigating the sources of inequality through a causal lens. We first analyse the causal relationships governing the data generation process and decompose the effect of sensitive attributes on long-term well-being into distinct components. We then introduce a novel notion called dynamics fairness, which explicitly captures the inequality stemming from environmental dynamics, distinguishing it from those induced by decision-making or inherited from the past. This notion requires evaluating the expected changes in the next state and the reward induced by changing the value of the sensitive attribute while holding everything else constant. To quantitatively evaluate this counterfactual concept, we derive identification formulas that allow us to obtain reliable estimations from data. Extensive experiments demonstrate the effectiveness of the proposed techniques in explaining, detecting, and reducing inequality in reinforcement learning.
- Abstract（参考訳）: 人種や性別などのセンシティブな属性を含む逐次的意思決定問題において、強化学習(RL)エージェントは、リターンを最大化しながら長期的な公正性を慎重に検討する必要がある。
近年の研究では様々なフェアネスの概念が提案されているが、RL問題における不公平性がどのように生じるかは定かではない。
本稿では,不平等の原因を因果レンズで調べることで,文献のこのギャップを解消する。
まず,データ生成過程を規定する因果関係を解析し,長期的幸福感に対する機密属性の影響を個別の構成要素に分解する。
次に、環境力学から生じる不平等を明示的に捉え、意思決定によって引き起こされたものや過去に受け継がれたものと区別する、ダイナミックスフェアネスという新しい概念を導入する。
この概念は、次の状態における期待される変化と、他の全てを一定に保ちながらセンシティブな属性の値を変更することで引き起こされる報酬を評価する必要がある。
この反事実概念を定量的に評価するために,データから信頼性の高い推定値が得られる識別式を導出する。
大規模実験は、強化学習における不平等の説明、検出、低減における提案手法の有効性を実証する。
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