As artificial intelligence (AI) systems become increasingly embedded in ethically sensitive domains such as education, healthcare, and transportation, the need to balance accuracy and interpretability in decision-making has become a central concern. Coarse Ethics (CE) motivates the use of coarse-grained evaluations, such as letter grades, as ethically appropriate under cognitive, institutional, and contextual constraints. However, CE has lacked a simple mathematical formalization that makes the informational cost of such coarse judgments explicit. This paper introduces coarse-grained partitions (CGPs) as a discrete, information-theoretic framework for modeling coarse evaluation. We treat an underlying score scale as a finite ordered set, represent coarse evaluation as a partition into grains together with an index assignment, and define the induced coarse-grained distribution by pushforward. To quantify the informational impact of coarse-graining, we propose categorical unification (CU), which constructs a canonical within-grain unification of the original distribution, and we measure information loss by the discrete Kullback-Leibler divergence between the original distribution and its CU-unification (KL-CU). We show that information loss is zero if and only if the original distribution is already uniform within each grain, clarifying precisely when coarse evaluation preserves all relevant information. We illustrate the framework with educational grading and explainable AI (XAI) settings, where coarse categories are often required for communication and accountability. By providing a tractable discrete formalization of coarse evaluation and a principled measure of information loss, CGPs offer a foundation for designing interpretable AI systems that balance comprehensibility, fairness, and informational integrity.


翻译:随着人工智能(AI)系统日益深入教育、医疗和交通等伦理敏感领域,在决策中平衡准确性与可解释性已成为核心关切。粗粒度伦理(CE)主张在认知、制度和情境约束下,采用如字母等级等粗粒度评估作为伦理上适宜的方式。然而,CE一直缺乏一种简洁的数学形式化框架,以明确揭示此类粗粒度判断的信息成本。本文引入粗粒度划分(CGPs)作为一种离散的、基于信息论的框架,用于建模粗粒度评估。我们将基础评分尺度视为有限有序集,将粗粒度评估表示为划分为若干粒度单元及相应的索引分配,并通过前推定义诱导的粗粒度分布。为量化粗粒化的信息影响,我们提出分类统一化(CU)方法,该方法构建原始分布在粒度单元内的规范统一形式,并通过原始分布与其CU统一形式之间的离散Kullback-Leibler散度(KL-CU)来衡量信息损失。我们证明,当且仅当原始分布在每个粒度单元内已均匀时,信息损失为零,从而精确阐明了粗粒度评估在何种情况下能保留所有相关信息。我们通过教育评分和可解释人工智能(XAI)场景展示该框架的应用,其中粗粒度类别常为沟通与问责所需。通过提供粗粒度评估的可处理离散形式化框架及信息损失的原则性度量方法,CGPs为设计平衡可理解性、公平性与信息完整性的可解释AI系统奠定了理论基础。

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