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数据伦理简介
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| 数据科学伦理 - Sketchnote by @nitya |
我们都是生活在数据化世界中的数据公民。
市场趋势表明，到2022年，三分之一的大型组织将通过在线市场和交易所买卖数据。作为应用开发者，我们会发现将数据驱动的洞察和算法驱动的自动化集成到日常用户体验中变得更加容易和便宜。但随着人工智能的普及，我们也需要了解这种算法在大规模应用时可能带来的武器化潜在危害。
趋势还表明，到2025年，我们将创造和消费超过180泽字节的数据。作为数据科学家，这使我们能够前所未有地访问个人数据。这意味着我们可以构建用户行为画像，并以某种方式影响决策，创造一种自由选择的幻觉，同时可能将用户引导至我们偏好的结果。这也引发了关于数据隐私和用户保护的更广泛问题。
数据伦理现在是数据科学和工程的_必要护栏_，帮助我们尽量减少数据驱动行为可能带来的潜在危害和意外后果。Gartner人工智能技术成熟度曲线将数字伦理、负责任的人工智能和人工智能治理作为推动人工智能_民主化_和_工业化_的关键趋势。
在本课程中，我们将探索数据伦理这一迷人的领域——从核心概念和挑战，到案例研究和应用人工智能概念（如治理），帮助团队和组织建立数据和人工智能的伦理文化。
课前测验 🎯
基本定义
让我们从理解基本术语开始。
“伦理”一词来源于希腊词“ethikos”（及其词根“ethos”），意为_品格或道德本质_。
伦理是关于在社会中规范我们行为的共同价值观和道德原则。伦理不是基于法律，而是基于广泛接受的“对与错”的规范。然而，伦理考虑可以影响公司治理举措和政府法规，从而创造更多的合规激励。
数据伦理是一个新的伦理分支，研究和评估与_数据、算法及相关实践_相关的道德问题。在这里，**“数据”关注与生成、记录、管理、处理、传播、共享和使用相关的行为，“算法”关注人工智能、代理、机器学习和机器人，“实践”**关注负责任的创新、编程、黑客行为和伦理规范等主题。
应用伦理是道德考虑的实际应用。它是积极调查与_现实世界行为、产品和流程_相关的伦理问题，并采取纠正措施以确保这些行为与我们定义的伦理价值保持一致的过程。
伦理文化是关于将应用伦理_付诸实践_，确保我们的伦理原则和实践在整个组织中以一致且可扩展的方式被采用。成功的伦理文化定义了组织范围内的伦理原则，提供有意义的合规激励，并通过鼓励和放大组织各级的期望行为来强化伦理规范。
伦理概念
在本节中，我们将讨论数据伦理中的共同价值观（原则）和伦理挑战（问题）等概念，并通过案例研究帮助您在现实世界的背景中理解这些概念。
1. 伦理原则
每个数据伦理策略都从定义_伦理原则_开始——这些“共同价值观”描述了可接受的行为，并指导我们在数据和人工智能项目中的合规行动。您可以在个人或团队层面定义这些原则。然而，大多数大型组织会在公司层面定义一个_伦理人工智能_使命声明或框架，并在所有团队中一致执行。
**示例：**微软的负责任的人工智能使命声明写道：“我们致力于推动以伦理原则为驱动的人工智能发展，将人放在首位”，并在以下框架中定义了6个伦理原则：
让我们简要探讨这些原则。_透明性_和_问责性_是其他原则的基础价值观，因此我们从这里开始：
- 问责性使从业者对其数据和人工智能操作以及遵守这些伦理原则负责。
- 透明性确保数据和人工智能行为对用户是_可理解的_（可解释的），解释决策背后的内容和原因。
- 公平性——确保人工智能对_所有人_公平对待，解决数据和系统中任何系统性或隐性社会技术偏见。
- 可靠性与安全性——确保人工智能行为与定义的价值观_一致_，尽量减少潜在危害或意外后果。
- 隐私与安全——关注数据来源的理解，并为用户提供_数据隐私及相关保护_。
- 包容性——关注有意设计人工智能解决方案，使其适应_广泛的人类需求_和能力。
🚨 思考您的数据伦理使命声明可能是什么。探索其他组织的伦理人工智能框架——以下是IBM、Google和Facebook的示例。它们有哪些共同的价值观？这些原则与它们所处的人工智能产品或行业有何关系？
2. 伦理挑战
一旦我们定义了伦理原则，下一步就是评估我们的数据和人工智能行为是否与这些共同价值观一致。思考您的行为可以分为两个类别：数据收集_和_算法设计。
在数据收集方面，行为可能涉及个人数据或可识别的个人信息（PII），这些信息可以识别特定的活体个体。这包括各种非个人数据，这些数据_共同_可以识别一个人。伦理挑战可能与_数据隐私_、数据所有权_以及相关主题（如_知情同意_和用户的_知识产权）有关。
在算法设计方面，行为将涉及收集和管理数据集，然后使用它们训练和部署数据模型，以在现实世界中预测结果或自动化决策。伦理挑战可能源于_数据集偏差_、_数据质量_问题、不公平性_以及算法中的_误导性表现——包括一些系统性问题。
在这两种情况下，伦理挑战都突显了我们的行为可能与共同价值观发生冲突的领域。为了检测、缓解、最小化或消除这些问题，我们需要针对我们的行为提出道德的“是/否”问题，然后根据需要采取纠正措施。让我们看看一些伦理挑战及其引发的道德问题：
2.1 数据所有权
数据收集通常涉及可以识别数据主体的个人数据。数据所有权是关于与数据的创建、处理和传播相关的_控制_和用户权利。
需要提出的道德问题包括：
- 谁拥有数据？（用户还是组织）
- 数据主体拥有哪些权利？（例如：访问、删除、数据可移植性）
- 组织拥有哪些权利？（例如：纠正恶意用户评论）
2.2 知情同意
知情同意定义了用户在充分了解相关事实（包括目的、潜在风险和替代方案）的情况下同意某项行为（如数据收集）的行为。
需要探讨的问题包括：
- 用户（数据主体）是否允许数据的捕获和使用？
- 用户是否理解数据捕获的目的？
- 用户是否理解参与可能带来的潜在风险？
2.3 知识产权
知识产权指的是人类创造的无形成果，这些成果可能对个人或企业具有_经济价值_。
需要探讨的问题包括：
- 收集的数据是否对用户或企业具有经济价值？
- 用户是否拥有知识产权？
- 组织是否拥有知识产权？
- 如果这些权利存在，我们如何保护它们？
2.4 数据隐私
数据隐私或信息隐私指的是在涉及个人可识别信息时保护用户隐私和身份。
需要探讨的问题包括：
- 用户的（个人）数据是否安全，防止黑客攻击和泄漏？
- 用户的数据是否仅对授权用户和上下文可访问？
- 在数据共享或传播时，用户的匿名性是否得到保护？
- 用户是否可以从匿名数据集中被重新识别？
2.5 被遗忘权
被遗忘权或删除权为用户提供了额外的个人数据保护。具体来说，它允许用户在特定情况下请求删除或移除个人数据，从而在网上获得新的开始，不再因过去的行为受到影响。
需要探讨的问题包括：
- 系统是否允许数据主体请求删除？
- 用户撤回同意是否应触发自动删除？
- 数据是否未经同意或通过非法手段收集？
- 我们是否符合政府关于数据隐私的规定？
2.6 数据集偏差
数据集或收集偏差是指为算法开发选择了一个_非代表性_的数据子集，从而可能导致对不同群体结果的不公平性。偏差类型包括选择或抽样偏差、志愿者偏差和工具偏差。
需要探讨的问题包括：
- 我们是否招募了一个具有代表性的数据主体集合？
- 我们是否测试了收集或管理的数据集以发现各种偏差？
- 我们是否可以缓解或消除发现的偏差？
2.7 数据质量
数据质量关注用于开发算法的管理数据集的有效性，检查特征和记录是否满足人工智能目的所需的准确性和一致性要求。
需要探讨的问题包括：
- 我们是否捕获了适合我们用例的有效_特征_？
- 数据是否在不同数据源之间_一致_地捕获？
- 数据集是否在不同条件或场景下_完整_？
- 捕获的信息是否_准确_反映了现实？
2.8 算法公平性
算法公平性旨在检查算法设计是否系统性地对特定数据主体的子群体产生歧视，从而导致在资源分配（即资源被拒绝或扣留）和服务质量（即人工智能对某些子群体的准确性低于其他群体）方面的潜在危害。
需要探讨的问题包括：
- 我们是否评估了模型在不同子群体和条件下的准确性？
- 我们是否仔细审查了系统可能带来的潜在危害（例如刻板印象）？
- 我们是否可以通过修订数据或重新训练模型来减轻已识别的危害？
探索诸如AI公平性检查清单等资源以了解更多信息。
2.9 数据误导
数据误导关注我们是否通过不诚实的数据报告来传递洞察，从而支持某种期望的叙述。
需要探讨的问题包括：
- 我们是否报告了不完整或不准确的数据？
- 我们是否以误导性结论为目的来可视化数据？
- 我们是否使用选择性统计技术来操纵结果？
- 是否存在其他可能提供不同结论的解释？
2.10 自由选择
自由选择的幻觉发生在系统的“选择架构”使用决策算法引导人们选择某种偏好的结果，同时看似给予他们选择和控制权。这些暗模式可能对用户造成社会和经济上的伤害。由于用户的决策会影响行为画像，这些行为可能驱动未来的选择，从而放大或延续这些伤害的影响。
需要探讨的问题包括：
- 用户是否理解做出该选择的影响？
- 用户是否了解（替代）选择及其优缺点？
- 用户是否可以在之后撤销自动化或受影响的选择？
3. 案例研究
为了将这些伦理挑战置于现实世界的背景中，可以查看一些案例研究，这些研究突出了当忽视伦理问题时对个人和社会可能造成的潜在危害和后果。
以下是一些示例：
| 伦理挑战 | 案例研究 |
|---|---|
| 知情同意 | 1972年 - 塔斯基吉梅毒研究 - 参与研究的非裔美国男性被承诺提供免费医疗服务，但研究人员欺骗了他们，没有告知他们的诊断或治疗的可用性。许多受试者死亡，其伴侣或子女受到影响；研究持续了40年。 |
| 数据隐私 | 2007年 - Netflix数据奖向研究人员提供了_来自5万客户的1000万匿名电影评分_，以帮助改进推荐算法。然而，研究人员能够将匿名数据与_外部数据集_（例如IMDb评论）中的个人身份数据相关联，从而有效地“去匿名化”了一些Netflix订阅者。 |
| 数据收集偏差 | 2013年 - 波士顿市开发了Street Bump，一个让市民报告路面坑洞的应用，为城市提供更好的道路数据以发现和解决问题。然而，低收入群体的人们较少拥有汽车和手机，使得他们的道路问题在该应用中不可见。开发者与学术界合作解决_公平访问和数字鸿沟_问题。 |
| 算法公平性 | 2018年 - MIT Gender Shades研究评估了性别分类AI产品的准确性，揭示了对女性和有色人种的准确性差距。2019年Apple Card似乎给女性提供的信用额度低于男性。这两者都说明了算法偏差导致的社会经济危害问题。 |
| 数据误导 | 2020年 - 乔治亚州公共卫生部发布的COVID-19图表似乎通过非时间顺序的x轴排序误导了公民关于确诊病例趋势的信息。这说明了通过可视化技巧进行数据误导的现象。 |
| 自由选择的幻觉 | 2020年 - 学习应用ABCmouse支付了1000万美元以解决FTC投诉，家长被困于无法取消的订阅费用中。这说明了选择架构中的暗模式，用户被引导做出可能有害的选择。 |
| 数据隐私与用户权利 | 2021年 - Facebook 数据泄露暴露了5.3亿用户的数据，导致向FTC支付了50亿美元的和解金。然而，它拒绝通知用户数据泄露事件，侵犯了用户关于数据透明度和访问的权利。 |
想要探索更多案例研究？查看以下资源：
- Ethics Unwrapped - 涉及多个行业的伦理困境。
- 数据科学伦理课程 - 探讨标志性案例研究。
- 问题出在哪里 - Deon清单中的示例。
🚨 回想你看到的案例研究——你是否经历过或受到过类似伦理挑战的影响？你能想到至少一个其他案例研究来说明我们在本节中讨论的伦理挑战吗？
应用伦理
我们已经讨论了伦理概念、挑战以及现实世界中的案例研究。那么如何开始在项目中_应用_伦理原则和实践？又如何_实现_这些实践以改善治理？让我们探索一些现实世界的解决方案：
1. 专业准则
专业准则为组织提供了一种选择，用以“激励”成员支持其伦理原则和使命声明。准则是专业行为的_道德指南_，帮助员工或成员做出符合组织原则的决策。它们的有效性取决于成员的自愿遵守；然而，许多组织提供额外的奖励和惩罚以激励成员遵守。
示例包括：
- Oxford Munich伦理准则
- 数据科学协会行为准则（创建于2013年）
- ACM伦理准则与专业行为准则（自1993年起）
🚨 你是否属于某个专业工程或数据科学组织？探索他们的网站，看看是否定义了专业伦理准则。这些准则说明了他们的伦理原则是什么？他们如何“激励”成员遵守准则？
2. 伦理清单
虽然专业准则定义了从业者所需的_伦理行为_，但它们在执行方面存在已知的局限性，特别是在大型项目中。因此，许多数据科学专家提倡使用清单，以将原则与实践连接，使其更具确定性和可操作性。
清单将问题转化为“是/否”任务，可以被操作化，允许它们作为标准产品发布工作流程的一部分进行跟踪。
示例包括：
- Deon - 一个通用数据伦理清单，由行业建议创建，并配备命令行工具以便于集成。
- 隐私审计清单 - 从法律和社会曝光角度提供信息处理实践的一般指导。
- AI公平性清单 - 由AI从业者创建，用以支持公平性检查在AI开发周期中的采用和集成。
- 数据与AI伦理的22个问题 - 更开放的框架，结构化用于设计、实施和组织背景下伦理问题的初步探索。
3. 伦理法规
伦理是关于定义共享价值并自愿做正确的事情。合规是关于_遵守法律_（如果有定义）。治理广泛涵盖了组织为执行伦理原则和遵守既定法律所采取的所有方式。
今天，治理在组织中有两种形式。首先，它是关于定义伦理AI原则并建立实践，以在组织的所有AI相关项目中实现采用。其次，它是关于遵守组织运营所在地区政府规定的所有数据保护法规。
数据保护和隐私法规的示例：
1974年，美国隐私法案 - 规范_联邦政府_对个人信息的收集、使用和披露。1996年，美国健康保险流通与责任法案（HIPAA） - 保护个人健康数据。1998年，美国儿童在线隐私保护法案（COPPA） - 保护13岁以下儿童的数据隐私。2018年，通用数据保护条例（GDPR） - 提供用户权利、数据保护和隐私。2018年，加州消费者隐私法案（CCPA） - 赋予消费者更多关于其（个人）数据的_权利_。2021年，中国个人信息保护法刚刚通过，成为全球最强的在线数据隐私法规之一。
🚨 欧盟定义的GDPR（通用数据保护条例）仍然是今天最具影响力的数据隐私法规之一。你知道它还定义了8项用户权利以保护公民的数字隐私和个人数据吗？了解这些权利是什么以及为什么它们重要。
4. 伦理文化
注意，合规（做到足以满足“法律条文”）与解决系统性问题（如僵化、信息不对称和分配不公平）之间仍然存在无形的差距，这些问题可能加速AI的武器化。
后者需要协作定义伦理文化的方法，以在行业内建立情感联系和一致的共享价值。这要求组织内更多正式化的数据伦理文化，允许_任何人_在早期阶段拉响安灯绳（以提出伦理问题），并将_伦理评估_（例如在招聘中）作为AI项目团队组建的核心标准。
课后测验 🎯
复习与自学
课程和书籍有助于理解核心伦理概念和挑战，而案例研究和工具有助于在现实世界中实践应用伦理。以下是一些入门资源：
- 机器学习初学者 - 来自微软的公平性课程。
- 负责任人工智能原则 - 来自 Microsoft Learn 的免费学习路径。
- 伦理与数据科学 - O'Reilly 电子书 (M. Loukides, H. Mason 等人著)
- 数据科学伦理 - 密歇根大学的在线课程。
- 伦理解读 - 来自德克萨斯大学的案例研究。
作业
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