PhD thesis,
Methods for detecting and mitigating linguistic bias in text corpora
Leibniz Universität Hannover, Hannover, Germany, doctoralThesis, Text, publishedVersion, (2020)
DOI: doi:10.15488/9873
Abstract
Im Zuge der fortschreitenden Ausbreitung des Webs in alle Aspekte des täglichen Lebens wird Bias in Form von Voreingenommenheit und versteckten Meinungen zu einem zunehmend herausfordernden Problem. Eine weitverbreitete Erscheinungsform ist Bias in Textdaten. Um dem entgegenzuwirken hat die Online-Enzyklopädie Wikipedia das Prinzip des neutralen Standpunkts (Englisch: Neutral Point of View, kurz: NPOV) eingeführt, welcher die Verwendung neutraler Sprache und die Vermeidung von einseitigen oder subjektiven Formulierungen vorschreibt. Während Studien gezeigt haben, dass die Qualität von Wikipedia-Artikel mit der Qualität von Artikeln in klassischen Enzyklopädien vergleichbar ist, zeigt die Forschung gleichzeitig auch, dass Wikipedia anfällig für verschiedene Typen von NPOV-Verletzungen ist. Bias zu identifizieren, kann eine herausfordernde Aufgabe sein, sogar für Menschen, und mit Millionen von Artikeln und einer zurückgehenden Anzahl von Mitwirkenden wird diese Aufgabe zunehmend schwieriger. Wenn Bias nicht eingedämmt wird, kann dies nicht nur zu Polarisierungen und Konflikten zwischen Meinungsgruppen führen, sondern Nutzer auch negativ in ihrer freien Meinungsbildung beeinflussen. Hinzu kommt, dass sich Bias in Texten und in Ground-Truth-Daten negativ auf Machine Learning Modelle, die auf diesen Daten trainiert werden, auswirken kann, was zu diskriminierendem Verhalten von Modellen führen kann. In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit Bias, indem wir uns auf drei zentrale Aspekte konzentrieren: Bias-Inhalte in Form von geschriebenen Aussagen, Bias von Crowdworkern während des Annotierens von Daten und Bias in Word Embeddings Repräsentationen. Wir stellen zwei Ansätze für die Identifizierung von Aussagen mit Bias in Textsammlungen wie Wikipedia vor. Unser auf Features basierender Ansatz verwendet Bag-of-Word Features inklusive einer Liste von Bias-Wörtern, die wir durch das Identifizieren von Clustern von Bias-Wörtern im Vektorraum von Word Embeddings zusammengestellt haben. Unser verbesserter, neuronaler Ansatz verwendet Gated Recurrent Neural Networks, um Kontext-Abhängigkeiten zu erfassen und die Performance des Modells weiter zu verbessern. Unsere Studie zum Thema Crowd Worker Bias deckt Bias-Verhalten von Crowdworkern mit extremen Meinungen zu einem bestimmten Thema auf und zeigt, dass dieses Verhalten die entstehenden Ground-Truth-Label beeinflusst, was wiederum Einfluss auf die Erstellung von Datensätzen für Aufgaben wie Bias Identifizierung oder Sentiment Analysis hat. Wir stellen Ansätze für die Abschwächung von Worker Bias vor, die Bewusstsein unter den Workern erzeugen und das Konzept der sozialen Projektion verwenden. Schließlich beschäftigen wir uns mit dem Problem von Bias in Word Embeddings, indem wir uns auf das Beispiel von variierenden Sentiment-Scores für Namen konzentrieren. Wir zeigen, dass Bias in den Trainingsdaten von den Embeddings erfasst und an nachgelagerte Modelle weitergegeben wird. In diesem Zusammenhang stellen wir einen Debiasing-Ansatz vor, der den Bias-Effekt reduziert und sich positiv auf die produzierten Label eines nachgeschalteten Sentiment Classifiers auswirkt.
