Effects of Answer Format Variation on Gender Bias in Large Language Models
تُثبت هذه الورقة أن تنسيق خيارات الإجابة (سواء كانت مغلقة، أو مقياس ليكرت، أو مفتوحة) يغير بشكل كبير قياس التحيز الجنسي والمحاذاة التوزيعية في النماذج اللغوية الكبيرة، مما يؤدي غالباً إلى عكس ترتيب النماذج ويستلزم تصميمات تقييم متعددة التنسيقات لضمان تقييم قوي.
المؤلفون الأصليون:Ksenia Merzlyakova, Sebastian Padó, Franziska Weeber
في عالم الذكاء الاصطناعي، تُعد النماذج اللغوية الكبيرة هي المحركات الرقمية التي تشغل كل شيء، من برامج الدردشة الآلية إلى مساعدي البحث. يتم تدريب هذه الأنظمة على كميات هائلة من النصوص من الإنترنت، حيث تتعلم التنبؤ بالكلمات التي يجب أن تأتي تالياً. ولأنها تتعلم من الكتابة البشرية، فإنها تمتص حتماً الأنماط والتحيزات والقوالب النمطية الموجودة في تلك البيانات. وأحد أكثر الأنماط استمراراً وضررًا هو التحيز الجنساني، حيث قد يفترض النموذج تلقائياً أن الطبيب رجل والممرضة امرأة. ولإصلاح ذلك، يحتاج الباحثون إلى قياس مدى قوة هذه التحيزات؛ وهم يفعلون ذلك عبر توجيه أسئلة للنماذج ومراقبة كيفية إجابتها. لعدة عقود، عرف العلماء أن طريقة طرح السؤال تغير الإجابة، حتى بالنسبة للبشر. فإذا طلبت من شخص الاختيار بين خيارين، فقد يختار أحدهما، أما إذا طلبت منه تقييم درجة موافقته على مقياس معين، فقد يعطي إجابة مختلفة. هذه حقيقة راسخة في علم المسح، ولكن لفترة طويلة، افترض الباحثون الذين يختبرون الذكاء الاصطناعي أن صيغة السؤال لا تهم كثيراً، أو أن إجابة النموذج ستظل كما هي بغض النظر عن كيفية تقديم السؤال.
قرر فريق من الباحثين في جامعة شتوتغارت اختبار هذا الافتراض مباشرة. أرادوا معرفة ما إذا كانت الطريقة التي يطرحون بها سؤالاً حول النوع الاجتماعي ستغير التحيز الذي يقيسونه في الآلة. أخذوا ثلاثة أنواع مختلفة من النماذج اللغوية الكبيرة وطرحوا عليها نفس المجموعة من الأسئلة حول الأدوار الجندرية، لكنهم غيروا صيغة الإجابات في كل مرة. في نسخة واحدة، كان على النموذج اختيار حرف واحد من قائمة خيارات، مثل اختبار الاختيار من متعدد. وفي نسخة أخرى، كان على النموذج تقييم مدى موافقته على عبارة ما على مقياس من واحد إلى عشرة، بشكل يشبه إجابات الناس في استطلاي الرأي. وفي النسخة الثالثة، سُمح للنموذج بكتابة إجابة حرة بأسلوبه الخاص. استخدم الباحثون مجموعتين مختلفتين من الأسئلة: مجموعة صُممت خصيصاً لاختبار التحيز بإجابات واضحة (صحيحة وخاطئة)، ومجموعة أخرى مأخوذة من استطلاعات رأي عامة حقيقية حول كيفية رؤية الناس للنوع الاجتماعي في المجتمع.
كانت النتائج مذهلة وأظهرت أن صيغة السؤال غيرت القصة التي يرويها النموذج للباحثين تماماً. فعندما أُجبرت النماذج على اختيار خيار واحد من قائمة، أظهرت تحيزات جنسانية قوية ومتسقة؛ حيث اختارت مراراً الإجابة النمطية، مثل اختيار الرجل لدور قيادي. ومع ذلك، عندما انتقل الباحثون إلى الصيغة المفتوحة، حيث يمكن للنموذج كتابة استجابته الخاصة، انخفض التحيز المقاس بشكل كبير. وفي كثير من الحالات، رفضت النماذج ببساطة اختيار جانب ما أو ذكرت أن المعلومات غير كافية لاتخاذ قرار. لم يكن هذا لأن النماذج أصبحت فجأة أقل تحيزاً، بل لأن الصيغة المفتوحة منحتها وسيلة لتجنب فخ أسئلة الاختيار من متعدد. وكانت النتيجة الأكثر إثارة للدهشة هي أن ترتيب النماذج تغير اعتماداً على الصيغة؛ فالنموذج الذي بدا الأكثر تحيزاً عندما أُجبر على اختيار حرف أصبح هو الأقل تحيزاً عندما سُمح له بالكتابة بحرية. وظهر نموذج آخر دون أي تحيز تقريباً في اختبار الاختيار من متعدد، لكنه كشف عن تحيز كبير عندما طُلب منه تقييم مدى موافقته على مقياس معين.
نظر الباحثون أيضاً في مدى تطابق هذه النماذج مع آراء المستجيبين البشريين في الاستطلاعات، ووجدوا أن الصيغة غيرت هذا التطابق أيضاً. ففي بعض الحالات، بدت إجابات النموذج مشابهة جداً للآراء البشرية عند استخدام صيغة معينة، لكنها بدت مختلفة تماماً عند استخدام صيغة أخرى. على سبيل المثال، عندما طُلب من النماذج استخدام مقياس، كانت إجاباتها غالباً ما تلغي بعضها البعض، مما خلق متوسطاً يبدو محايداً رغم أن النماذج كانت تعبر عن آراء متطرفة ومتضاربة. وهذا يختلف عن سلوك البشر؛ فالناس غالباً ما يستخدمون منتصف المقياس لإظهار عدم حسمهم، لكن النماذج استخدمت المنتصف لموازنة الصور النمطية المتطرفة. تشير الدراسة إلى أن التحيز الذي نراه في هذه الآلات ليس سمة ثابتة وغير قابلة للتغيير مثل الميزة الجسدية، بل هو سلوك يتغير بناءً على القيود التي نضعها عليه.
يتحدى هذا العمل الفكرة القائلة بأن اختباراً واحداً يمكن أن يخبرنا بكل شيء عن عدالة النموذج. وجد الباحثون أن اختيار صيغة الإجابة ليس مجرد تفصيل ثانوي في التجربة، بل هو عامل رئيسي يشكل النتائج. فإذا نظر الباحث فقط إلى اختبارات الاختيار من متعدد، فقد يستنتج أن النموذج منحاز بعمق. وإذا نظر فقط إلى الاستجابات المفتوحة، فقد يستنتج أن النموذج عادل تماماً. كلا الاستنتاجين ناقصان. لا تثبت الدراسة أن النماذج خالية من التحيز، ولا تثبت أن التحيز مجرد وهم، بل تظهر أن التحيز سلوك معقد يتجلى بشكل مختلف تحت ظروف مختلفة. ويجادل الباحثون بأنه لفهم وتقييم هذه الأنظمة حقاً، يجب أن نتوقف عن الاعتماد على طريقة واحدة لطرح الأسئلة. نحن بحاجة إلى مراقبة كيفية سلوك النماذج عبر صيغ مختلفة للحصول على صورة كاملة لسلوكها، تماماً كما لا يشخص الطبيب مريضاً بناءً على عرض واحد، بل ينظر إلى الصورة الكاملة لصحته.
ملخص تقني: تأثير تباين تنسيق الإجابة على التحيز الجنساني في النماذج اللغوية الكبيرة
بيان المشكلة يتم تقييم التحيز الجنساني في النماذج اللغوية الكبيرة (LLMs) بشكل متكرر باستخدام اختبارات الإجابة على الأسئلة وبيانات الاستطلاع حيث يتعين على النماذج الاختيار من بين خيارات إجابة محددة مسبقاً. وبينما أثبتت علوم الاستطلاع منذ فترة طويلة أن تنسيقات الإجابة تؤثر بشكل كبير على استجابات البشر، وأظهرت أبحاث معالجة اللغات الطبيعية (NLP) أن النماذج اللغوية الكبيرة حساسة لصياغة المطالبات وترتيب الخيارات، فإن التأثير المحدد لتباين تنسيق الإجابة على قياس التحيز الجنساني لا يزال غير مستكشف بشكل كافٍ. تعتمد التقييمات الحالية غالباً على تقييمات أحادية التنسيق (مثل الاختيار من متعدد)، مما قد يؤدي إلى نتائج تعكس قيود التنسيق المحدد بدلاً من الخصائص السلوكية الأساسية للنموذج. تبحث هذه الدراسة فيما إذا كان تنسيق الإجابة (المغلقة، ومقياس ليكرت، والمفتوحة) يغير بشكل منهجي قياس التحيز الجنساني ومدى توافق استجابات النماذج اللغوية الكبيرة مع توزيعات الآراء البشرية.
المنهجية تستخدم الدراسة تصميماً تجريبياً مهيكلاً لتقييم ثلاثة نماذج مضبوطة بالتعليمات (Mistral-7B-Instruct-v0.3، وLlama-3.1-8B-Instruct، وGemma-3-12B-IT) عبر مجموعتي بيانات:
BBQ (اختبار التحيز للإجابة على الأسئلة): مجموعة بيانات تحتوي على تسميات "الحقيقة الأرضية" للسياقات الغامضة والواضحة، وتُستخدم لقياس حجم واتجاه التحيز.
OpinionQA: مجموعة بيانات مشتقة من استطلاعات الرأي العام في الولايات المتحدة، تُستخدم لتقييم التوافق التوزيعي مع الاستجابات البشرية.
لكل مجموعة بيانات، أنشأ الباحثون نسخاً متوازية من العناصر المتعلقة بالجنس في ثلاثة تنسيقات متميزة:
المغلقة (Closed-ended): أسئلة اختيار من متعدد مع تغيير ترتيب الإجابات للتحكم في تحيز الموقع. 2. مقياس ليكرت (Likert-scaled): أسئلة تم تحويلها إلى مقاييس موافقة متدرجة (تتراوح من 2 إلى 10 نقاط) مع تباين في القطبية، تم إنشاؤها عن طريق دمج خيارات إجابة موضوعية في جمل تقريرية.
المفتوحة (Open-ended): مطالبات توليد نص حر، مع وجود تعليمات استدلال أو بدونها.
تم استعلام النماذج عشر مرات لكل حالة عند درجة حرارة (temperature) تبلغ 0.7 لالتقاط تباين الاستجابة. بالنسبة للاستجابات المفتوحة، تم استخدام نموذج مساعد (Qwen2.5-32B-Instruct) لإعادة رسم مخرجات النص الحر إلى التصنيفات الأصلية لإجراء التحليل الكمي.
المساهمات الرئيسية
التحليل المنهجي لتأثيرات التنسيق: توفر الدراسة تقييماً شاملاً لكيفية تأثير تباين تنسيق الإجابة على اكتشاف التحيز وقياسه، متجاوزةً التقييمات أحادية التنسيق.
بناء مجموعات بيانات متعددة التنسيقات: أنشأ المؤلفون وأصدروا نسخاً متعددة التنسيقات من عناصر BBQ وOpinionQA المتعلقة بالجنس، مما يسهل الأبحاث المستقبلية حول التفاعل بين صياغة السؤال، وتنسيق الإجابة، وسلوك النماذج اللغوية الكبيرة.
مقارنة التوافق بين البشر والنماذج اللغوية الكبيرة: تقارن الدراسة توزيعات استجابات النماذج اللغوية الكبيرة مع بيانات الاستطلاع البشرية عبر تنسيقات مختلفة، باستخدام مسافة واسرستاين (Wasserstein distance)، ومسافة جينسن-شانون (Jensen-Shannon distance)، ومقياس مركب لتقييم التوافق.
النتائج تُظهر النتائج أن تنسيق الإجابة يغير المخروهات المقاسة بشكل جوهري، وغالباً ما يعكس الترتيب النسبي للنماذج فيما يتعلق بمستويات التحيز لديها.
قياس التحيز (RQ1):
التنسيقات المغلقة: استثارت أقوى وأكثر السلوكيات النمطية اتساقاً، والتي تجلت في شكل اختيارات قسرية.
تنسيقات مقياس ليكرت: سمحت بحدوث استقطاب متماثل، حيث غالباً ما ألغت الاستجابات المتطرفة التي تعزز الصور النمطية والاستجابات المتطرفة المضادة للصور النمطية بعضها البعض في إجمالي الدرجات، مما يحجب التحيز الكامن. ومع ذلك، كشفت مؤشرات الاستقطاب عن استجابات متطرفة كبيرة.
التنسيقات المفتوحة: أدت إلى انخفاض ملحوظ في درجات التحيز المقاسة، ويرجع ذلك أساساً إلى زيادة معدلات الامتناع (رفض الإجابة أو اختيار 'UNKNOWN'). يشير هذا إلى أن توليد النص الحر يسمح للنماذج بتجنب الإجابات الموضوعية في السياقات التي كان من الممكن قياس التحيز فيها.
انعكاسات الترتيب: على سبيل المثال، ظهر نموذج Mistral-7B كأكثر النماذج تحيزاً في التنسيقات المغلقة، ولكنه ظهر كأقلها تحيزاً في التنسيقات المفتوحة.
التوافق مع البشر (RQ2):
لم تكن مقاييس التوافق (مسافة واسرستاين وجينسن-شانون) ثابتة تجاه التنسيق.
أظهرت تنسيقات ليكرت عموماً توافقاً أقرب إلى التوزيعات البشرية مقارنة بالتنسيقات المغلقة، وإن كان هذا يعزى جزئياً إلى عوامل منهجية مثل تطبيع المتوسط (mean-normalization) للتصنيفات.
تأثيرات الترتيب: أثر ترتيب الإجابات بشكل كبير على التوافق التوزيعي في التنسيقات المغلقة، حيث أدى بعض الترتيبات (مثل البدء بـ 'Refused') إلى تدهور التوافق.
خصوصية النموذج: أظهرت النماذج المختلفة سلوكيات متباينة تعتمد على التنسيق؛ فعلى سبيل المثال، أظهر نموذج Gemma-12B توافقاً عالياً في التنسيقات المنفصلة وتوافقاً منخفضاً في تنسيقات ليكرت، بينما أظهر نموذج Mistral-7B النمط العكسي.
الأهمية والادعاءات تجادل الورقة بأن التحيز والتوافق في النماذج اللغوية الكبيرة يجب النظر إليهما كـ بنى سلوكية تعتمد على التنسيق وليس كخصائص داخلية ثابتة للنموذج. وتدعي الدراسة ما يلي:
تنسيق الإجابة هو مكون جوهري للتقييم، وليس مجرد خيار تصميمي ثانوي.
التقييمات أحادية التنسيق تلتقط رؤية جزئية فقط لبنية التحيز الأساسية، مما قد يؤدي إلى استنتاجات مضللة حول سلامة النموذج وسلوكه.
يتطلب التقييم القوي تصميمات متعددة التنسيقات ومقاييس متكاملة لالتقاط الأبعاد السلوكية المختلفة (مثل التفضيلات الاتجاهية، والاستقطاب، والامتناع).
الاختلافات الملحوظة ليست مجرد آثار قياس، بل تعكس آليات استجابة متميزة تستثيرها القيود المختلفة (مثل الاختيار القسري مقابل التوليد الحر).
يخلص المؤلفون إلى أن السؤال المنهجي الرئيسي ليس أي تنسيق هو الأكثر دقة عالمياً، بل أي تجلٍ سلوكي هو الأكثر صلة بسياق تقييمي أو تشغيلي محدد. كما يقرون بالقيود المتعلقة بنطاق النماذج المختبرة (نماذج صغيرة مضبوطة بالتعليمات)، والتركيز على فئات الجنس الثنائية، والاعتماد على التوسيم القائم على النماذج للاستجابات المفتوحة، مما يشير إلى ضرورة أن تمتد الأعمال المستقبلية لتشمل نماذج أكبر وسياقات اجتماعية وثقافية متنوعة.