Algorithmic Bias in BERT for Response Accuracy Prediction: A Case Study for Investigating Population Validity
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Pretrained large language models (LLMs) have gained popularity in recent years due to their high performance in various educational tasks such as learner modeling, automated scoring, automatic item generation, and prediction. Nevertheless, LLMs are black box approaches where models are less interpretable, and they may carry human biases and prejudices because historical human data have been used for pretraining these large‐scale models. For these reasons, the prediction tasks based on LLMs require scrutiny to ensure that the prediction models are fair and unbiased. In this study, we used BERT—a pretrained encoder‐only LLM for predicting response accuracy using action sequences extracted from the 2012 PIAAC assessment. We selected three countries (i.e., Finland, Slovakia, and the United States) representing different performance levels in the overall PIAAC assessment. We found promising results for predicting response accuracy using the fine‐tuned BERT model. Additionally, we examined algorithmic bias in the prediction models trained with different countries. We found differences in model performance, suggesting that some trained models are not free from bias, and thus the models are less generalizable across countries. Our results highlighted the importance of investigating algorithmic fairness in prediction models utilizing algorithmic systems to ensure models are bias‐free.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,053 | 0,185 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».