Viés de gênero e raça na geração automática de imagens por IA: uma perspectiva estatística

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Sato, Fábio Martiniano
Orientador(a): Oliveira, Rogério de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
eng
Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/42012
Resumo: A inteligência artificial generativa tem se consolidado como uma ferramenta ampla mente utilizada na criação automática de imagens, mas evidências empíricas indicam que esses sistemas frequentemente reproduzem vieses demográficos relacionados a gênero e raça. Apesar da crescente literatura sobre o tema, ainda são limitadas as abordagens que combinam detecção de vieses com rigor estatístico e estratégias práticas de mitigação. Neste trabalho, propomos um método estatisticamente fundamentado para avaliar a confiabilidade da detecção de vieses demográficos em imagens geradas por IA, bem como quantificar como esses vieses se manifestam em diferentes contextos. O método integra testes formais de hipótese, intervalos de confiança — incluindo a abordagem BCa — e simulações de Monte Carlo e bootstrap, permitindo não apenas a identificação de desequilíbrios de gênero e raça, mas também sua mitigação por meio do ajuste iterativo de prompts textuais. Para validação empírica, aplicamos o método a coleções de imagens geradas a par tir de diferentes prompts em quatro plataformas comerciais amplamente utilizadas — Adobe Firefly, Microsoft Copilot Designer, Google ImageFX e Meta Imagine. Adicional mente, realizamos uma análise temporal específica para o prompt “Generate a Brazilian”, comparando imagens geradas em dois períodos distintos. Os resultados revelam padrões consistentes de desequilíbrio de gênero e raça entre as plataformas, bem como variações relevantes ao longo do tempo nesse prompt específico, evidenciando tanto persistências quanto mudanças nos padrões de representação demográfica. Os achados indicam a capacidade do método de detectar vieses de forma estatistica mente confiável e demonstram o potencial do ajuste automatizado de prompts como uma estratégia prática para reduzir sub-representações demográficas, oferecendo uma contribu ição relevante tanto para a literatura acadêmica quanto para aplicações reais em contextos como marketing, mídia, educação e recursos humanos.
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Despite the growing literature on the subject, approaches that combine bias detection with statistical rigor and practical mitigation strategies are still limited. In this work, we propose a statistically grounded method to evaluate the reliability of demographic bias detection in AI-generated images, as well as to quantify how these biases manifest in different contexts. The method integrates formal hypothesis tests, confidence intervals—including the BCa approach—and Monte Carlo and bootstrap simulations, allowing not only the identification of gender and race imbalances, but also their mitigation through the iterative adjustment of textual prompts. For empirical validation, we applied the method to collections of images generated from different prompts on four widely used commercial platforms — Adobe Firefly, Microsoft Copilot Designer, Google ImageFX, and Meta Imagine. Additionally, we performed a specific temporal analysis for the “Generate a Brazilian” prompt, comparing images generated in two distinct periods. The results reveal consistent patterns of gender and race imbalance between platforms, as well as relevant variations over time in this specific prompt, evidencing both persistence and changes in demographic representation patterns. The findings indicate the method's ability to detect biases in a statistically reliable way and demonstrate the potential of automated prompt adjustment as a practical strategy to reduce demographic underrepresentation, offering a relevant contribution to both the academic literature and real-world applications in contexts such as marketing, media, education, and human resources.generative artificial intelligenceautomatic image generationdemographic biasgender biasracial biasMonte Carlo methodlarge language modelsFaculdade de Computação e Informática (FCI)Computação AplicadaCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOORIGINALFábio Martiniano Sato_TCM_Versão Final.pdfFábio Martiniano Sato_TCM_Versão Final.pdfapplication/pdf815926https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/5ffc5fd7-0b5a-4fd3-bdb3-f162dd11edad/downloadc326844fb1ec8ba9b53dd78ca00f3569MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82207https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/9af32c87-a8aa-4c5e-899a-f14b16c57077/downloada092685f5fe02015fe6064807ee8feefMD52falseAnonymousREADTEXTFábio Martiniano Sato_TCM_Versão Final.pdf.txtFábio Martiniano Sato_TCM_Versão Final.pdf.txtExtracted texttext/plain103600https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/2cf4f1f5-d3fd-4416-b539-f875fe2af6a2/download11addae3442af97c2a0d5f7ccac81bb7MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILFábio Martiniano Sato_TCM_Versão Final.pdf.jpgFábio Martiniano Sato_TCM_Versão Final.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3828https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/dd1efe4d-ca79-4dd7-a88d-a1e956c75b90/download4075cbf147ae039ab7e41099677632deMD54falseAnonymousREAD10899/420122026-03-18T06:02:18.079474Zopen.accessoai:dspace.mackenzie.br:10899/42012https://dspace.mackenzie.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.mackenzie.br/jspui/PRIhttps://adelpha-api.mackenzie.br/server/oai/repositorio@mackenzie.br||paola.damato@mackenzie.bropendoar:102772026-03-18T06:02:18Repositório Digital do Mackenzie - Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)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