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황의종 & 서창호 교수 연구팀, 공정하고 견고한 머신러닝 모델 학습을 위한 새로운 데이터 샘플 선택 기법 개발

전기및전자공학부 황의종 교수님과 서창호 교수님 연구팀에서 공정하고 견고한 머신러닝 모델 학습을 위한 새로운 데이터 샘플 선택 기법을 개발했습니다. 본 연구는 노유지 박사과정(지도교수 황의종)이 주저자로 참여했고, 위스콘신 매디슨 전기컴퓨터공학부 이강욱 교수님과의 공동 연구로 진행되었습니다.

 

인공지능 기술이 사회 전반에 걸쳐 광범위하게 활용되면서, 인공지능의 신뢰성 문제가 점차 대두되고 있습니다. 이에 따라 단순히 높은 정확도를 가지는 것을 넘어서, 공정성(fairness), 견고성(robustness), 설명가능성(explainability) 등의 요소를 갖춘 인공지능의 필요성에 대한 사회적인 공감이 커지고 있습니다.

 

본 연구팀은 신뢰할 수 있는 인공지능을 위한 필수 요소 중, 학습 데이터 내에서 서로 상호 영향을 미치는 공정성(fairness)과 견고성(robustness)을 함께 높일 수 있는 새로운 데이터 샘플 선택 기법을 제안합니다. 기존의 공정성과 견고성을 위한 머신러닝 기법들은 알고리즘 자체에 큰 수정이 필요하거나 추가적인 외부 데이터의 활용이 요구되었는데, 이와는 달리 본 샘플 선택 기법은 데이터를 샘플링하는 배치 선택 단계에서 한 줄의 코드 변경만으로 공정성과 견고성을 효과적으로 달성합니다. 본 기법은 세 개의 최적화 문제의 결합을 기반으로 하며, 학습 데이터가 손상되었을 때에도 공정성과 견고성을 동시에 높일 수 있음을 보였습니다.

 

연구팀은 본 샘플 선택 기법이 높은 성능을 달성함과 동시에 실제 머신러닝 파이프라인에 쉽게 적용될 수 있다는 장점을 가졌기에, 해당 학습 기법을 다양한 어플리케이션에 적용할 수 있을 것이라고 설명했습니다. 또한 신뢰할 수 있는 인공지능에 대한 사회적 요구가 더욱 커짐에 따라, 이에 대한 활발한 후속 연구가 진행될 것으로 예상됩니다. 본 연구 성과는 머신러닝 최고 권위 학회인 NeurIPS (Neural Information Processing Systems) 2021에서 발표되었습니다.

 

자세한 연구 내용은 하단의 링크에서 확인하실 수 있습니다.

 

 

[Paper information and links]
Title: Sample Selection for Fair and Robust Training

Authors: Yuji Roh (KAIST EE), Kangwook Lee (Wisconsin-Madison Electrical & Computer Engineering), Steven Euijong Whang (KAIST EE), and Changho Suh (KAIST EE)

 

Paper: https://openreview.net/forum?id=2Dg2UQyRpQ

Source code: https://github.com/yuji-roh/fair-robust-selection

Slides: https://docs.google.com/presentation/d/1lauJc5lQEG4UEivts8OiosuI78KSLR6PJL1r47_aaus/edit?usp=sharing