[论文解读] Auditing Australian Senate Ballots

Berj Chilingirian, Zara Perumal+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2016

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 10被引用 4

一句话总结

本文提出了四种统计审计方法——贝叶斯审计、上界边际审计、固定样本审计和条件风险限制审计——通过将澳大利亚参议院选举中的电子偏好数据文件与手工清点的纸质选票进行比较，验证其准确性。结果表明，这些审计方法可在不同方法和所需置信水平下，以约16,000至250,000张选票的样本量，高置信度地检测出错误。

ABSTRACT

We explain why the Australian Electoral Commission should perform an audit of the paper Senate ballots against the published preference data files. We suggest four different post-election audit methods appropriate for Australian Senate elections. We have developed prototype code for all of them and tested it on preference data from the 2016 election.

研究动机与目标

• 解决澳大利亚自动化参议院投票系统中缺乏可靠选后验证的问题。
• 通过将纸质选票与公布的电子数据进行审计，确保选举结果准确反映选民意愿。
• 开发软件无关的审计技术，以检测参议院计票过程中可能存在的错误或操纵行为。
• 提供可实际应用的审计方法，适用于真实选举或选举争议。
• 更新传统审查实践，以匹配现代电子计票技术。

提出的方法

• 提出四种审计方法：贝叶斯审计、上界边际审计、固定样本审计和条件风险限制审计。
• 对官方偏好数据文件进行随机抽样，选取对应的纸质选票进行人工核验。
• 采用逐票对比审计，将电子记录与实物选票直接对比。
• 运用统计推断估算错误率及对报告结果的置信度。
• 在风险限制审计中采用序贯检验，若发现错误则扩大样本量。
• 所有方法均以开源Python代码实现，代码可在GitHub和PyPI上获取，可立即使用。

实验结果

研究问题

• RQ1 统计审计能否以高置信度检测出澳大利亚参议院电子偏好数据文件中的错误？
• RQ2 在参议院选举接近的情况下，不同审计方法实现可靠结果所需的样本量是多少？
• RQ3 如何实现软件无关的审计，以确保对结果的信任？
• RQ4 能否设计审计方法，聚焦于特定的、合理的替代结果，例如最终两名候选人排名的变更？
• RQ5 这些审计方法在现实中的澳大利亚参议院选举中是否具备实际可行性？

主要发现

• 对2016年塔斯马尼亚参议院选举进行贝叶斯审计，需约250,000张纸质选票，方能达到95%的置信度，确认结果与官方结果一致。
• 若抽样2,500张选票的‘负面’审计中发现三个或以上错误，则可提供95%的置信度，确认错误率高到足以影响结果。
• 对2016年塔斯马尼亚参议院选举进行固定样本审计，500至1,000张选票的样本量不足以得出有意义的结论，尽管在竞争不激烈的选举中可能仍有用。
• 若最终差距较小，对5%风险限制的条件风险限制审计，需检查约16,000张选票，前提是未发现错误。
• 所有提出的审计方法均可立即通过开源代码实现，相关工具已在GitHub和PyPI上提供。
• 为防止审计员偏见，应设计审计流程，在手工清点纸质选票之前，隐藏电子结果。