Bölüm 11: Algoritmik Adalet ve Etik

Algoritmik Oyun Kuramı · Çalışma Soruları
Önyargı kaynaklarıAdalet ölçütleriÖlçütlerin uyumsuzluğuAdil bölüşümEtik ve yönetişim
Sercan KÜLCÜ

Çoktan Seçmeli · Giriş

Soru 1

Korunan özelliği (cinsiyet, etnik köken) modelden çıkarmak neden adaleti sağlamaya yetmez?

B doğrudur: korunan özellik modelden çıkarılsa bile posta kodu, okul, alışveriş geçmişi gibi değişkenler onunla ilişkili olduğu için bu bilgiyi vekil olarak dolaylı taşır. Model bu değişkenler üzerinden aynı grup farkını yeniden üretebilir; bu yüzden sonuçlar grup bazında ölçülmelidir. A yanlıştır: doğruluk çoğu zaman pek değişmez. C ve D de özelliği çıkarmanın sonucu değildir; taban oranları verideki durumdur, kalibrasyon ise ayrıca ölçülür.

Çoktan Seçmeli · Adalet Ölçütleri

Soru 2

A grubunun seçim oranı 0,50, B grubununki 0,35. Beşte dört kuralına göre sonuç nedir?

D doğrudur. Beşte dört kuralı küçük seçim oranının büyüğe oranına bakar: 0,35/0,50 = 0,70; bu 0,8'in altında olduğundan kural ihlal edilir. A oranı doğru hesaplar ama yanlış yorumlar. B fark ile oranı karıştırır, C ise oranı ters yönde alır (0,50/0,35 ≈ 1,43).

Çoktan Seçmeli · Adalet Ölçütleri

Soru 3

Eşitlenmiş olasılıklar (equalized odds) ölçütü gruplar arasında neyin eşit olmasını ister?

C doğrudur: eşitlenmiş olasılıklar (Hardt vd., 2016), gerçek sonuç koşulu altında hata oranlarının eşit olmasını ister; yani hem TPR hem FPR gruplar arasında eşit olmalıdır. Yalnız TPR eşitliği (D) daha zayıf olan fırsat eşitliğidir. Seçim oranı (A) demografik eşitliğin, PPV (B) tahmin eşitliğinin konusudur.

Çoktan Seçmeli · Adalet Ölçütleri

Soru 4

Bir model kalibre ise ne söylenebilir?

B doğrudur: kalibrasyon, puanın grup ne olursa olsun aynı riski anlatmasıdır; puanı s olanların gerçekleşme oranı her grupta s'dir. Örnek modelde puanı 0,8 olanların A'da 40/50'si, B'de 16/20'si öder; ikisi de 0,8'dir. Buna rağmen seçim oranları (0,5 ve 0,2) ve FPR'ler (0,2 ve 0,059) farklıdır; A ve C kalibrasyondan çıkmaz. D de yanlıştır: kalibre model de hata yapar, yalnız hataları puanla tutarlıdır.

Çoktan Seçmeli · Adalet Ölçütleri

Soru 5

Bireysel adalet: |f(x) − f(y)| ≤ L·d(x, y), L = 2, d(x, y) = 0,05, f(x) = 0,7. f(y) için izin verilen aralık nedir?

A doğrudur. Lipschitz koşulu |f(x) − f(y)| ≤ L·d(x, y) = 2·0,05 = 0,1 verir; yani |f(y) − 0,7| ≤ 0,1 ve f(y) ∈ [0,6; 0,8]. B, L'yi unutup yalnız d = 0,05'i kullanır; C sınırı 0,2 alır, D ise gereğinden dardır.

Çoktan Seçmeli · Ölçütlerin Uyumsuzluğu

Soru 6

COMPAS tartışmasında ProPublica FPR farkını, Northpointe kalibrasyonu gösterdi. En doğru yorum hangisidir?

B doğrudur: ProPublica eşit olmayan hata oranlarını (FPR), Northpointe ise kalibrasyonu ve tahmin eşitliğini ölçtü; iki hesap da kendi ölçütüne göre doğruydu. Chouldechova özdeşliği FPR = p/(1 − p)·(1 − PPV)/PPV·TPR, taban oranları farklıyken eşit PPV ile eşit hata oranlarının birlikte sağlanamayacağını gösterir. D yanlıştır: model iyileşse de bu çatışma ancak mükemmel tahminde kalkar. Asıl tartışma hangi adalet tanımının seçileceğidir.

Çoktan Seçmeli · Adil Bölüşüm

Soru 7

İki kişilik bir paylaşımda orantılılık ile kıskançsızlık arasındaki ilişki nedir?

A doğrudur. İki kişide pasta tamamen paylaşılır ve v(X₁) + v(X₂) = 1'dir. v(X₁) ≥ 1/2 ise v(X₂) = 1 − v(X₁) ≤ 1/2 ≤ v(X₁), yani kişi diğerini kıskanmaz; tersine kıskanmıyorsa v(X₁) ≥ v(X₂) ve toplam 1 olduğundan v(X₁) ≥ 1/2. Bu yüzden iki kişide orantılılık ⇔ kıskançsızlık. Üç ve daha fazla kişide kıskançsızlık orantılılığı gerektirir ama tersi doğru değildir; B bu yüzden yanlıştır.

Çoktan Seçmeli · Adil Bölüşüm

Soru 8

Değerler: Ali (X 0,5; Y 0,2; Z 0,3), Ayşe (X 0,35; Y 0,34; Z 0,31), Cem (X 0,2; Y 0,3; Z 0,5). Paylaşım Ali→X, Ayşe→Y, Cem→Z. Doğru olan hangisi?

C doğrudur. Herkes kendi gözünde en az 1/3 alır: Ali X'ten 0,5, Ayşe Y'den 0,34 (> 0,333), Cem Z'den 0,5; paylaşım orantılıdır. Ama Ayşe için Ali'nin X'i 0,35, kendi Y'si 0,34'tür: Ayşe Ali'yi kıskanır. B yanlıştır çünkü 0,34 > 1/3; D yanlıştır çünkü Cem için X yalnız 0,2'dir. Orantılı olmak, kıskançsız olmak demek değildir.

Çoktan Seçmeli · Etik ve Yönetişim

Soru 9

Goodhart yasası neyi söyler?

B doğrudur: Goodhart yasası, bir ölçü hedef hâline gelince insanların davranışını ölçülen şeye göre değiştirdiğini ve ölçünün iyi bir ölçü olmaktan çıktığını söyler (tıklama sayısı hedeflenince tıklama tuzağı çoğalır). A Chouldechova ve Kleinberg vd.'nin uyumsuzluk sonucudur, C Dwork vd.'nin bireysel adalet ilkesidir, D ise kes-ve-seç gözlemidir.

Çoktan Seçmeli · Etik ve Yönetişim

Soru 10

Geri besleme kodu: kayit = [4, 6], gercek = [3, 3]; devriye her gün kaydı fazla olan bölgeye gider ve yalnız orada kayıt tutulur. 3 gün sonra bölge 0'ın kayıt payı kaçtır?

D doğrudur. Gün 1: kayıt [4, 6], bölge 1'in kaydı fazla ⇒ devriye bölge 1'e gider, kayıt [4, 9]. Gün 2: [4, 12]; gün 3: [4, 15]. Bölge 0'ın payı 4/(4 + 15) = 4/19 ≈ 0,21. 0,40 başlangıç payıdır (4/10); ≈ 0,27 = 4/15 paydaya yalnız bölge 1'i yazar. Gerçek olaylar eşit (3 ve 3) olduğu hâlde veri kararla toplandığı için başlangıçtaki küçük fark büyür (Ensign vd., 2018).

Hesaplama Sorusu · Adalet Ölçütleri

Soru 11: Dört Ölçütü Hesaplama

Bir kredi modelinin iki gruptaki karışıklık matrisleri (her grupta 100 başvuran):

grupTPFPFNTN
A3691243
B186670

Seçim oranı, TPR, FPR ve PPV'yi hesaplayın. Demografik eşitlik (ve beşte dört kuralı), fırsat eşitliği, eşitlenmiş olasılıklar ve tahmin eşitliği sağlanıyor mu?

Cevabı göster
oranABölçüt
seçim (TP+FP)/n45/100 = 0,4524/100 = 0,24demografik eşitlik ✗
TPR TP/(TP+FN)36/48 = 0,7518/24 = 0,75fırsat eşitliği ✓
FPR FP/(FP+TN)9/52 ≈ 0,1736/76 ≈ 0,079eşitlenmiş olas. ✗
PPV TP/(TP+FP)36/45 = 0,8018/24 = 0,75tahmin eşitliği ✗

Beşte dört kuralı: 0,24/0,45 ≈ 0,53 < 0,8 → ihlal. Taban oranları farklı (A 48/100 = 0,48, B 24/100 = 0,24). TPR eşit olduğu için yalnız fırsat eşitliği sağlanır; FPR farkı yüzünden eşitlenmiş olasılıklar sağlanmaz. Doğruluk: A 0,79, B 0,88.

Hesaplama Sorusu · Ölçütlerin Uyumsuzluğu

Soru 12: Chouldechova Özdeşliği

FPR = p/(1 − p) · (1 − PPV)/PPV · TPR özdeşliğini kullanın.

(a) Grup 1: p = 0,4, PPV = 0,75, TPR = 0,6. FPR kaçtır?

(b) Grup 2'de taban oranı p = 0,2; aynı PPV ve TPR ile FPR kaç olur? Eşitlenmiş olasılıklar sağlanır mı?

(c) Grup 2'de TPR = 0,6 tutulup FPR, Grup 1'inkine eşitlenirse PPV kaç olmalıdır?

Cevabı göster

(a) FPR = (0,4/0,6)·(0,25/0,75)·0,6 = (2/3)·(1/3)·0,6 = 2/15 ≈ 0,133.

(b) FPR = (0,2/0,8)·(1/3)·0,6 = 0,25·0,2 = 0,05. TPR eşit ama FPR 0,133 ≠ 0,05 → eşitlenmiş olasılıklar sağlanmaz. PPV eşitken p farklıysa p/(1 − p) çarpanı farkı FPR'ye taşır.

(c) 2/15 = 0,25·0,6·(1 − PPV)/PPV = 0,15·(1 − PPV)/PPV → (1 − PPV)/PPV = 8/9 → PPV = 9/17 ≈ 0,53. Bu kez tahmin eşitliği (0,75 ≠ 0,53) bozulur: taban oranları farklıyken üçü birden sağlanamaz.

Hesaplama Sorusu · Ölçütlerin Uyumsuzluğu

Soru 13: Eşitlenmiş Olasılıkların Bedeli

A grubunda 50 kişi öder, 50 kişi ödemez; model TPR = 0,8 ve FPR = 0,2 ile çalışır.

B grubunda 25 kişi öder, 75 kişi ödemez. B için aynı hata oranlarını (TPR = 0,8, FPR = 0,2) veren bir model kullanılırsa iki grubun beklenen TP, FP, seçim oranı ve PPV değerleri ne olur? Hangi ölçüt bozulur?

Cevabı göster
A (p = 0,5)B (p = 0,25)
TP = öder × TPR50·0,8 = 4025·0,8 = 20
FP = ödemez × FPR50·0,2 = 1075·0,2 = 15
seçim oranı50/100 = 0,5035/100 = 0,35
PPV40/50 = 0,8020/35 = 4/7 ≈ 0,571

Eşitlenmiş olasılıklar sağlandı, ama tahmin eşitliği bozuldu (0,80 ≠ 0,571) ve demografik eşitlik de yok. Özdeşlikle kontrol (B): (0,25/0,75)·(3/7)/(4/7)·0,8 = (1/3)·(3/4)·0,8 = 0,2 ✓. Hata oranları aynıyken PPV'yi taban oranı belirler.

Hesaplama Sorusu · Ölçütlerin Uyumsuzluğu

Soru 14: Kalibrasyon ve Sınıf Dengesi

Model iki puan veriyor: 0,9 ve 0,3.

gruppuankişiöder
A0,94036
A0,36018
B0,92018
B0,38024

(a) Model her grupta kalibre midir? (b) Taban oranları nedir? (c) Pozitif ve negatif sınıf dengesini (ödeyenlerin / ödemeyenlerin ortalama puanı) hesaplayın.

Cevabı göster

(a) 36/40 = 0,9; 18/60 = 0,3; 18/20 = 0,9; 24/80 = 0,3 → her puan, her grupta gerçekleşen orana eşit: kalibre.

(b) A: (36 + 18)/100 = 0,54; B: (18 + 24)/100 = 0,42.

(c) Pozitif sınıf (Y = 1):

  • A: (36·0,9 + 18·0,3)/54 = 37,8/54 = 0,70
  • B: (18·0,9 + 24·0,3)/42 = 23,4/42 ≈ 0,557

Negatif sınıf (Y = 0):

  • A: (4·0,9 + 42·0,3)/46 = 16,2/46 ≈ 0,352
  • B: (2·0,9 + 56·0,3)/58 = 18,6/58 ≈ 0,321

İki denge de bozuk. Kleinberg teoremi: tahmin mükemmel değil ve taban oranları farklıyken kalibrasyon ile iki sınıf dengesi birlikte sağlanamaz.

Hesaplama Sorusu · Adalet ve Doğruluk

Soru 15: Rastgeleleştirme ile Fırsat Eşitliği

B grubunda puanı 0,8 olan 25 kişiden 20'si, puanı 0,2 olan 75 kişiden 15'i öder. Model 0,8 puanlıları onaylar; 0,2 puanlıların ise q oranını rastgele onaylar. A grubunun TPR'si 0,8'dir.

(a) q = 0'da B'nin TPR, FPR ve doğruluğu nedir? (b) Fırsat eşitliği (TPRB = 0,8) için q kaç olmalıdır? (c) Bu q'da FPR ve doğruluk ne olur?

Cevabı göster

Ödeyen 20 + 15 = 35, ödemeyen 5 + 60 = 65. TP = 20 + 15q, FP = 5 + 60q, TN = 65 − FP.

(a) q = 0: TPR = 20/35 ≈ 0,571; FPR = 5/65 ≈ 0,077; doğruluk = (20 + 60)/100 = 0,80.

(b) (20 + 15q)/35 = 0,8 → 20 + 15q = 28 → q = 8/15 ≈ 0,533.

(c) TP = 28, FP = 5 + 32 = 37 → FPR = 37/65 ≈ 0,569; TN = 65 − 37 = 28; doğruluk = (28 + 28)/100 = 0,56.

Fırsat eşitliği sağlandı; bedeli ödemeyecek 32 kişiye daha kredi (FPR 0,077 → 0,569) ve doğrulukta 0,80 → 0,56 düşüş.

Hesaplama Sorusu · Adil Bölüşüm

Soru 16: Kes-ve-Seç

Pasta [0, 1]; vanilya [0, 1/2], çikolata [1/2, 1]. Ali her yere eşit değer verir. Ayşe için vanilyanın tamamı 1/3, çikolatanın tamamı 2/3 değerindedir (her parçada değer düzgün dağılır).

(a) Ali keser, Ayşe seçer: herkes kendi gözünde ne alır? (b) Ayşe keser, Ali seçer: Ayşe nereden keser, kim ne alır? (c) Ayşe'nin tercihini bilen Ali (a)'da nereden keser, ne kazanır?

Cevabı göster

(a) Ali x = 1/2'den keser. Ayşe için sol 1/3, sağ 2/3 → sağı seçer. Ali 1/2, Ayşe 2/3: orantılı ve kıskançsız.

(b) Ayşe'nin değeri: v(x) = 1/3 + (4/3)(x − 1/2), x ≥ 1/2. v(x) = 1/2 → x − 1/2 = 1/8 → x = 5/8. Ali sol parçayı [0, 5/8] seçer: Ali 5/8, Ayşe 1/2.

(c) Ayşe sağı, sol parça onun gözünde ≤ 1/2 olduğu sürece seçer: x ≤ 5/8. Ali x = 5/8'den keser ve solu alır: 5/8 > 1/2. Bilgi kesene avantaj sağlar; garantisi yine 1/2'dir.

Hesaplama Sorusu · Adil Bölüşüm

Soru 17: Bölünemez Mallar ve Nash Sosyal Refahı

kişim1m2m3m4
Ali9641
Ayşe8543

(a) Ali'nin başladığı sırayla seçimde kim neyi alır? Kıskançlık var mı, paylaşım EF1 mi? (b) Şu iki paylaşımla karşılaştırın: P2: Ali {m1}, Ayşe {m2, m3, m4}; P3: Ali {m2, m3}, Ayşe {m1, m4}. Her biri için toplam, en küçük ve çarpım (Nash refahı) nedir; hangisi kıskançsızdır?

Cevabı göster

(a) Ali m1 (9), Ayşe m2 (5), Ali m3 (4), Ayşe m4 (3). Ali {m1, m3} = 13, Ayşe {m2, m4} = 8. Ayşe, Ali'nin demetine 8 + 4 = 12 > 8 değer verir → kıskanır; m1 çıkarılırsa 4 ≤ 8 → EF1. Ali, Ayşe'nin demetine 7 < 13 verir.

paylaşımAliAyşetoplamen küçükçarpımkıskançsız?
sırayla seçim138218104hayır (EF1)
P2912219108hayır: Ali 11 > 9
P310112110110evet

P3'te Ali, Ayşe'nin demetine 9 + 1 = 10 (= kendi 10), Ayşe, Ali'nin demetine 5 + 4 = 9 < 11 değer verir. 16 paylaşımın hepsi taranınca P3 hem Nash sosyal refahını (110) hem en küçük değeri (10) en büyükleyen tek paylaşımdır.

Hesaplama Sorusu · Adil Bölüşüm

Soru 18: Son Azalan

Pasta [0, 1] dört çeyreğe bölünmüş; her kişinin çeyrek başına değeri (çeyrek içinde düzgün):

kişi1. çeyrek2.3.4.
Ali0,250,250,250,25
Ayşe0,30,30,20,2
Cem0,10,10,40,4

Son azalan: Ali [0, 1/3] parçasını keser, sıra Ayşe, sonra Cem. (a) Kim kırpar, parçayı kim alır? (b) Kalan iki kişi kes-ve-seç yapar (Ali keser). Herkes kendi gözünde ne alır? (c) Paylaşım orantılı mı, kıskançsız mı?

Cevabı göster

(a) Ayşe için [0, 1/3] = 0,3 + (1/12)·1,2 = 0,4 > 1/3 → kırpar: 0,3 + (x − 1/4)·1,2 = 1/3 → x = 5/18 ≈ 0,278. Cem için [0, 5/18] = 1/9 < 1/3 → geçer. Son kırpan Ayşe parçayı alır (1/3).

(b) Kalan [5/18, 1] Ali için 13/18; Ali yarısından, x = 5/18 + 13/36 = 23/36 ≈ 0,639'dan keser. Cem için sol 14/45 ≈ 0,311, sağ 26/45 ≈ 0,578 → sağı seçer. Ali 13/36 ≈ 0,361, Ayşe 1/3, Cem 26/45 ≈ 0,578.

(c) Herkes ≥ 1/3 → orantılı. Ayşe, Ali'nin parçasına 17/45 ≈ 0,378 > 1/3 değer verir → Ayşe Ali'yi kıskanır; kıskançsız değil.

Hesaplama Sorusu · Etik ve Yönetişim

Soru 19: Stratejik Sınıflandırma

Puanı eşiğe eşit ya da büyük olan geçer; puanı 0,6 ve üstü olanlar gerçekten niteliklidir. Herkes puanını en fazla grubunun bütçesi kadar yükseltebilir: A için 0,10, B için 0,05.

grupniteliksiznitelikli
A0,40; 0,50; 0,550,62; 0,70
B0,45; 0,570,61; 0,64; 0,68

(a) Eşik 0,6 iken her gruptan kaç niteliksiz kişi geçer? (b) Kurum eşiği A'nın bütçesine göre 0,6 + 0,10 = 0,70'e yükseltirse her grubun nitelikli kişilerinden kaçı geçer? (c) Hiçbir niteliksizi geçirmeyen en küçük eşik bölgesi nedir; orada nitelikliler ne olur?

Cevabı göster

(a) A: 0,50 + 0,10 = 0,60 ve 0,55 + 0,10 = 0,65 geçer, 0,40 geçemez → 2. B: 0,57 + 0,05 = 0,62 geçer, 0,45 geçemez → 1.

(b) A: 0,72 ve 0,80 → 2/2. B: 0,66 ve 0,69 < 0,70, yalnız 0,73 → 1/3. Niteliksizler artık geçemez (en yüksek 0,65 ve 0,62), ama bütçesi küçük B'nin nitelikli üyeleri elenir.

(c) Niteliksizlerin ulaşabildiği en yüksek puan max(0,55 + 0,10; 0,57 + 0,05) = 0,65 → eşik 0,65'in hemen üstü (ör. 0,66) yeter. 0,66'da A'nın ve B'nin nitelikli üyelerinin hepsi geçer (B: 0,66; 0,69; 0,73). Bütçe farkını gözeten bir eşik, kaba bir yükseltmeden daha az adaletsizlik doğurur.

Hesaplama Sorusu · Adil Bölüşüm

Soru 20: Adaletin Bedeli

kişim1m2m3m4
Ali9641
Ayşe8543

(a) 16 paylaşım arasında en büyük toplam refah kaçtır, hangi paylaşımlar verir? (b) Kıskançsız paylaşımlar hangileridir; en büyük toplamları kaçtır? (c) Adaletin bedeli (en büyük toplam ÷ kıskançsızlar arasındaki en büyük toplam) kaçtır? Kıskançsız paylaşım Pareto optimal midir?

Cevabı göster

(a) Her mal ona daha çok değer verene: m1, m2 Ali'ye; m4 Ayşe'ye; m3'te eşitlik (4 – 4). Ali {m1, m2, m3}, Ayşe {m4}: 19 + 3 = 22; ya da Ali {m1, m2}, Ayşe {m3, m4}: 15 + 7 = 22.

(b) Taramada tek kıskançsız paylaşım Ali {m2, m3}, Ayşe {m1, m4}: Ali 10 (Ayşe'nin demeti onun gözünde 10), Ayşe 11 (Ali'nin demeti 9). Toplam 21.

(c) Adaletin bedeli = 22 / 21 ≈ 1,048. (10, 11) Pareto optimaldir: Ali'ye 10'dan fazla verip Ayşe'ye 11 bırakan bir paylaşım yoktur (16 paylaşımın 11'i Pareto optimal).

Son

Bölüm 11: Algoritmik Adalet ve Etik · Çalışma Soruları
Konu anlatımı: Bölüm 11 sunumu · Terim sözlüğü
1 / 1 Sercan KÜLCÜ, Tüm hakları saklıdır.