“人工智能安全与隐私”系列论坛
第十一期圆满落幕
03月03日，由深圳市大数据研究院、中国图像图形学学会主办，腾讯研究院、腾讯AI lab承办，香港中文大学(深圳)数据科学学院、IEEE Guangzhou Section Biometrics Council Chapter协办的“人工智能安全与隐私”系列论坛第十一期圆满落下帷幕。此次报告由香港中文大学（深圳）数据科学学院副教授吴保元主持，清华大学的崔鹏副教授作为主讲嘉宾，围绕基于稳定学习在因果推断和机器学习之间的关系展开了详细的讨论。此外，腾讯高级研究员卞亚涛博士、吴秉哲博士、王焕超研究员分享了腾讯在可信AI和科技向善的探索和最新研究成果。最后，中国人民大学未来法治研究院执行院长张吉豫教授、腾讯AI Lab AI医疗首席科学家姚建华博士、腾讯研究院高级研究员曹建峰博士就“可信AI与可解释AI的技术探索与法律保障”的话题开展了圆桌讨论。

直播录像请见：

本次论坛采用哔哩哔哩线上直播以及腾讯研究院视频号直播形式，吴保元教授回顾了论坛的创建历程，并对论坛举办过程中得到的众多组织、专家的支持表示了诚挚的感谢。在吴保元教授的主持下，"人工智能安全与隐私"系列论坛第十一期于03月03日上午10:00正式拉开帷幕。
讲座内容
从现在往后看AI的发展，一个很大的趋势就是AI会越来越多的和我们这些很这个严肃的一些应用领域来去做这个渗透和应用。这个里边就包括像医疗项司法向金融等等，那么这些领域，实际上我们统称他们为risk sensitive area即对于风险很敏感可能关乎生命安全，也可能关乎司法正义。这就要求，我们对于AI的技术可能要从单纯的去优化性能，转移到对于风险更加敏感的一种研究范式。
崔鹏教授谈今天的机器学习，包括人工智能，那么他的问题或者局限性，他觉得主要体现在三个方面第一个就是可解释性，大部分的这个现在的模型，都是所谓的黑盒子模型，不能给出模型的解释，这样就很困难在例如医疗军事等工业里面发展人机协作的方式，直接导致了这种模式就很难落地，这也是人工智能落地的一个非常大的一个痛点。
第二个就是稳定性，稳定性的主要的来源，是通常所遵从的一个基本的假设，独立同分布。但是，当我们的这个测试分布对于训练分布存在一定偏离(out of distribution)，那么从理论和实际的角度来讲，都没有办法保证好的结果。例如我们训练一个狗的分类器，可能狗大部分都在草地上，无法准确识别对于其他背景下的狗，第二个例子我们构造一个癌症的存活率预估模型。城市里面的医院和大学医院的存活率预测就会不同。
第三个是公平性的情况，例如美国一个系统存有犯人信息，输入犯人信息通过预测他的二次犯罪率会有多高来判断是否可以减刑。这两个人的个人信息都很相似，但是因为肤色问题，黑人的会再犯罪的概率很高。
现在是统计基础，一般使用的也就是相关性，但是相关性不稳定，也就是不可解释的。例如数据里面来统计的话，那么Kentucky这个州，他的结婚率和和这个周从船上掉下来淹死的人数成负相关，狗标签和草地在训练数据上存在很强的相关性，但是草从主观来看并不能被识别成狗。
相关性其实主要包含以下三种情况1.因果:稳定并且可解释 2.混淆:跟另外一个因素存在影响，但是他们本身并不存在关系例如 3.样本选择性偏差：样本有偏差的情况下也会存在错误的因果。我们需要从根本上解决因果在机器学习中的应用。
崔鹏教授先给出因果关系的定义：当且仅当只有T改变时Y也随着改变，这样我们就认为T对Y存在因果作用。因果效果就是T改变一个单位量，Y改变的程度。因果与相关最大的差别是，因果还要考察其他因素的影响情况。
为了应用到实际问题中，需要给出一些基本假设。SUTVA是指对一个个体的结果不会被他人的治疗措施影响，一般在医疗图像识别领域都不会受到影响，但是在社会学领域可能存在问题。培训参加竞争博弈股市 第二个不存在没被观测到的混淆变量，一般情况下是做不到的。第三个 重叠性假设，针对一个措施要存在措施执行的情况又存在措施不执行的情况。这三点很难在真实问题下解决。
相对于可解释性和公平性来讲，崔鹏教授认为稳定性是一个更客观更可量化的一个指标。因为对于陌生人来讲，如果说这个我们没有办法给出来一个相对客观可量化的一种指标或者评判的方式，那么我们很难去促进这个方向的发展。

一般的IID learning以及Transfer learning是在已知分布的情况下，针对与训练分布相同或不同的测试分布的学习。稳定学习能够在不同环境下测试模型，不同环境下的预测结果较好，并且预测方差不大。
 在学习模型的情况下，做了一个大胆的一个假设，崔鹏教授假设存在这样的一组样本权重，它可以做到global balancing，，你用任意的一个feature作为treatment。那么都可以使得这个treatment和其他所有的变量之间变得独立，假如说这种样本全都是存在的话。这个权重下使得其他所有的变量都解耦，可以判断每一个因素对结果的直接影响。
所以沿着这个思想，把sample rewaiting的学习和现有模型去做嫁接，加入样本权重以后，回归系数就具有因果意义后续崔鹏教授进行推广，例如输入变量是很高维的二进制变量以及连续变量空间里面去，从而提升这个所谓的这个预测的效力。那么从效果上来看，提升明显。
从机器学习角度，崔鹏教授介绍了不稳定发生的情况，当训练分布和测试分布差距过大，存在明显偏移时候就会出现不稳定的情况。如果可以保证在训练分布得到的样本点可以均匀的达到小错误就可以保证稳定性。  
在线性模型的例子中，回归系数估计准确，就可以保证影响只在偏差处存在影响即均匀的影响。崔鹏教授证明了回归系数差距的上界被控制住时，就可以保证稳定性。当去掉变量间的共线性，估计就变得准确。
这里并没有利用因果假设，只是在机器学习模型下增加一些设定，就可以保证可以估计因果的影响只需要让变量之间的共线性消除就可以改良预测结果。
崔鹏教授后续介绍了一些理论上的分析，假设输入变量有两部分，在这种情况下，通过sample weigh ting使得输入变量独立，与结果无关的变量的回归系数为零。结论不受线性还是非线性限制。方法还可以被应用到其他监督学习模型下。效果8%的提升。还可以通过grad-cam等方法看到稳定网络集中在物体上面。
崔鹏教授从因果推断角度以及机器学习角度对稳定性做一个解读。稳定学习需要更加强的设定，但是有更加准确的评判标准。
崔鹏教授还表明稳定学习天然的对可解释性是比较友好的，同时公平性也可以被提出。
最后崔鹏教授总结，AI的发展上，刚才提到的解释性、稳定性和公平性三个性质，变得越来越重要。stable learning，就是试图找到包括因果推断和机器学习的平台。崔鹏教授提出稳定学习存在着很多的可扩展的方向，包括他怎么去解决sample efficiency的问题以及应用场景的优化问题等。崔鹏教授也觉得就是说还有很多的问题值得去进一步的研究。
问答环节
Q
Reweighting的结果很好，为什么能做到这样的效果，可否进行详细解释？
崔鹏教授：样本权重本身一开始一个技巧，本质的区别就是对数据分布做干预，机器学习比较关注IID的情况。我们就可以类比于A-B test。所以我们想在全局上通过reweight使得跟因果更加契合。
成果汇报
之后由腾讯AI lab高级研究员卞亚涛主持，腾讯AI lab高级研究员吴秉哲研究员，腾讯研究院王焕超研究员作为分享嘉宾，介绍了腾讯可信AI取得的相关研究成果。

01
可信AI：
腾讯可信AI团队成立于2021年7月，在对抗鲁棒性、分布迁移以及可解释性等领域有着丰硕的研究成果，并且在国际知名会议和期刊上，发表多篇论文，例如ICCV、CVPR、NeurIPS、ECCV、ACL等。2021年9月，该团队发布了业内首份AI安全白皮书。这份白皮书详细罗列了现在实际业务场景中可能面临的AI安全风险，涵盖了人脸识别、图像分类、物体检测，多模态学习等多个领域。此外，该团队也正在针对这些AI安全风险开展了一系列防御技术的研究。

近年来，由于许多决策系统越来越依赖深度学习，AI模型的可解释性便成为了该团队亟需突破的难题。于是，该团队以“为内部基于AI决策系统提供决策归因及可靠性分析“为目标，在可解释性方向积累原创算法10多项，顶级会议文章5篇，并且在2022年发布业内首份可解释AI报告，涵盖了AI制药、自然语言处理、风控等多个领域。
除了以上提到的对抗鲁棒性和模型可解释性外，该团队在对分布迁移的研究上也有卓越的贡献。为了解决分布迁移鲁棒性的问题，该团队研发了首个自动化数据整理器，DrugOOD，可提供96个样例数据集，并且支持定制化生成数据集测评不同学习范式（元学习、迁移学习、稳定学习等）。此外，为了更加真实地模拟现实场景中的数据分布，可支持域标定和真实噪声标定。
02
科技向善
科技向善研究组成立与2017年，致力于从用户的关切点出发进而提供更有价值的产品和服务。在AI作为一种新的技术形态并在人类生活扮演着关键角色的社会中，科技向善研究组正在竭尽全力找到一种平衡，即充分考虑可解释性的要求和其他重要伦理价值之间的平衡，来打造可信、负责任的AI。科技向善组也参与了2022可解释AI白皮书的撰写，从专业的角度对理念概述、监管趋势、行业实践、发展建议等进行了详细说明。

圆桌讨论
之后由腾讯研究院高研究员曹建峰主持，清华大学副教授崔鹏，腾讯AI lab AI医疗首席科学家姚建华，中国人民大学未来法治研究院执行院长张吉豫作为圆桌嘉宾，研讨关于可信AI的技术探索与法律保障
Q
圆桌讨论的第一个话题，关于可信AI的价值，第三次人工智能浪潮的一个核心就是可信AI。AI技术的应用普及到底有什么样的价值。
崔鹏教授：我觉得从我个人的角度来讲可信AI是大势所趋，现在把AI提升到国家级战略，是下一次生产力释放的核心，它会越来越多地对于风险非常敏感，或者很严肃的领域里面去。对与几个标志性的事件，包括IBM的沃森，Watson宣告失败。AI技术本身落地应用的发展，就是要求关注可信AI。现在从研究和企业产业界可能是把可信当成是束缚，但我想AI的广泛应用，一定会出台具有全球认同的一些标准，在这样的一个体系下边，谁能够最大化的发挥数据的效力，我想这个实际上会成为这个AI时代的一个核心竞争力。
姚建华研究员：我也从医疗应用角度来讲一下可信ai的重要性价值。医疗实际上是AI的一个重要应用场景，希望AI能够缓解医疗资源不足而分配不均的问题，以提高诊疗水平。但是目前AI在医疗上落地上还有一些瓶颈，实际上这些瓶颈主要涉及模型的泛化性，可解释性以及数据安全。首先是模型的泛化性也就是刚刚崔教授提到的稳定性。医疗不同数据之间的异质性非常强，性能不稳定，会造成使用者对AI的不信任。因此我们需要研究可信AI的技术提高模型的泛化性。第二点就是AI模型的可解释性，医学是一个循证医学，诊断跟治疗上都是有依据，AI可以比较精确计算，如何将AI精确计算出来的一些特征转化成医生可以理解内容，这也是一个重要问题。第三点是一些数据安全的问题，目前医疗数据一般会对数据进行脱敏，去掉病人的一些身份信息。但是有时候是不够的。比如说利用联邦学习使得数据可用不可见。我们需要通过从技术跟法规两个角度来保护和增强数据的安全。因此我觉得这三点对人工智能在医疗上的落地跟普及是非常重要的。
张吉豫院长：我觉得，首先从法律的角度来看，可信AI这部分的制度构建。在当前前沿的信息技术的背景之下，看到万物能够互联，万物可计算的社会。那么如何更好地利用数据，计算能力等等。AI算法是非常重要的。那特别我们结合到十四五规划，数字中国的建设，AI算法会更广泛的应用在我们生活的各个领域，智能家居，道路交通，医疗等等。这个社会各界对于人工智能伦理问题，首先就是它的可信问题展开了研究讨论。我们国家，也是非常的重视，从一七年国务院印发新一代人工智能发展规划中，强调了要加强相关的法律伦理和社会问题的研究和相应的法律法规道德伦理道德框架的这种建设，还制定了三个阶段的发展规划。世界范围内的就有很多企业、协会、行业组织、政府都发布和研究了人工智能相应的一些伦理的守则包括对于关于人类利益的重视对于可解释性、安全性、公平性、隐私保护等等。现在也越来越广泛的科研人员都去理解和进行研究在不同的要求和利益关系，特别注重技术和法治的结合，也特别注重通过多元工资，分层分类的治理等等一些方式去实现安全和发展的并重。
Q
我们要讨论的下一个问题，机器学习的可解释性，各位嘉宾针对可解释性有什么思考？
崔鹏教授：从两个不同层面谈了对可解释性的理解，分别公众对模型的运作制度的理解以及研究者对模型工作机制的理解。后者则需要研究人员从内在的角度构建一个可解释的模型，而这往往需要依靠因果逻辑来支撑。
姚建华研究员：我认为在医疗的筛查、诊断和预后的三个任务中模型的可解释性对不同任务而言要求也各不相同。现阶段针对医疗可解释性的研究通常从以下三个角度出发，分别是模型自身的可解释性（如决策树）、深度学习网络中的注意力机制以及与已有结果的关联性。
张吉豫院长：从法律的角度，我阐述一下可解释性对于企业以及社会的重要性。首先，对于企业而言，是应该主动建立模型可解释性的管理制度，以满足模型定期审核的要求。其次，若涉及个人重大个人利益，公民应有让模型做出解释的合法权益。由于未来人工智能的应用场景更加多元且复杂，所以更需要结合具体场景来分析关于模型可解释性的要求以及解释方式等关键制度因素。
Q
还有第三个问题，我想请各位老师简单的去谈一下这个科技事业，跟公平性的相关，还有AI的公平性？
崔鹏教授：我觉得从我个人的角度来讲可信AI是大势所趋，现在把AI提升到国家级战略，是下一次生产力释放的核心，它会越来越多地对于风险非常敏感，或者很严肃的领域里面去。对与几个标志性的事件，包括IBM的沃森，Watson宣告失败。AI技术本身落地应用的发展，就是要求关注可信AI。现在从研究和企业产业界可能是把可信当成是束缚，但我想AI的广泛应用，一定会出台具有全球认同的一些标准，在这样的一个体系下边，谁能够最大化的发挥数据的效力，我想这个实际上会成为这个AI时代的一个核心竞争力。
姚建华研究员：我也从医疗应用角度来讲一下可信ai的重要性价值。医疗实际上是AI的一个重要应用场景，希望AI能够缓解医疗资源不足而分配不均的问题，以提高诊疗水平。但是目前AI在医疗上落地上还有一些瓶颈，实际上这些瓶颈主要涉及模型的泛化性，可解释性以及数据安全。首先是模型的泛化性也就是刚刚崔教授提到的稳定性。医疗不同数据之间的异质性非常强，性能不稳定，会造成使用者对AI的不信任。因此我们需要研究可信AI的技术提高模型的泛化性。第二点就是AI模型的可解释性，医学是一个循证医学，诊断跟治疗上都是有依据，AI可以比较精确计算，如何将AI精确计算出来的一些特征转化成医生可以理解内容，这也是一个重要问题。第三点是一些数据安全的问题，目前医疗数据一般会对数据进行脱敏，去掉病人的一些身份信息。但是有时候是不够的。比如说利用联邦学习使得数据可用不可见。我们需要通过从技术跟法规两个角度来保护和增强数据的安全。因此我觉得这三点对人工智能在医疗上的落地跟普及是非常重要的。
张吉豫院长：我觉得，首先从法律的角度来看，可信AI这部分的制度构建。在当前前沿的信息技术的背景之下，看到万物能够互联，万物可计算的社会。那么如何更好地利用数据，计算能力等等。AI算法是非常重要的。那特别我们结合到十四五规划，数字中国的建设，AI算法会更广泛的应用在我们生活的各个领域，智能家居，道路交通，医疗等等。这个社会各界对于人工智能伦理问题，首先就是它的可信问题展开了研究讨论。我们国家，也是非常的重视，从一七年国务院印发新一代人工智能发展规划中，强调了要加强相关的法律伦理和社会问题的研究和相应的法律法规道德伦理道德框架的这种建设，还制定了三个阶段的发展规划。世界范围内的就有很多企业、协会、行业组织、政府都发布和研究了人工智能相应的一些伦理的守则包括对于关于人类利益的重视对于可解释性、安全性、公平性、隐私保护等等。现在也越来越广泛的科研人员都去理解和进行研究在不同的要求和利益关系，特别注重技术和法治的结合，也特别注重通过多元工资，分层分类的治理等等一些方式去实现安全和发展的并重。
难？

Q
谈一下对这个可信AI的这个未来的一个发展的一个展望，或者期待。
崔鹏教授：我是相信可信AI肯定是未来人工智能的会成为主战场，所以希望有更多的这个，尤其是我们学界，我们国内现在这方面，其实力量还是薄弱的，需要希望我们更多的学界的同仁能够加入到这个这个方向里面来，培养更多的可信AI的人才，谢谢。
姚建华研究员：我是期望通过可信AI技术的发展，促进了AI智能在医疗领域的落地，然后提高整体的医疗技术，帮助医生，造福病人，谢谢。
张吉豫院长：我就特别期待我们社会中的多元的主体，政府、企业、行业的组织，科技群体，还有我们每个公民都更关注和贡献于，可信AI的发展能够为我们未来的智能社会的发展，数字中国的建设奠定良好的制度基础，谢谢。
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