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活性化関数

リストの各値に sigmoid、ReLU、Leaky ReLU、tanh のいずれかを適用します。

このチャレンジで学べること

  • よく使われる活性化関数を実装する
  • ネットワークに非線形性が必要な理由を理解する
  • シグモイドのオーバーフローを避ける

問題

原文(英語)を表示

ニューロンが重み付きの入力を合計した後、活性化関数がその出力を決めます。活性化関数がなければ、ニューラルネットワークは直線しか学習できません。

activate(name, values) を実装し、指定された関数を各値に適用してください。

name式
"sigmoid"1 / (1 + e^(-x))
"relu"max(0, x)
"leaky_relu"x > 0 なら x、それ以外は 0.01 × x
"tanh"(e^x - e^(-x)) / (e^x + e^(-x))

入力

name: "sigmoid"、"relu"、"leaky_relu"、"tanh" のいずれか。

values: 数値のリスト。

出力

各値に活性化関数を適用したリストを、同じ順序で返してください。

制約

1 ≤ values の長さ ≤ 1,000

-50 ≤ 各値 ≤ 50

例

例 1
入力:
name = "sigmoid"
values = [0.0, 2.0, -2.0]

期待される出力:
expected = [0.5, 0.880797, 0.119203]
入力:
std::string name = "sigmoid";
std::vector<double> values = {0.0, 2.0, -2.0};

期待される出力:
std::vector<double> expected = {0.5, 0.880797, 0.119203};
入力:
string name = "sigmoid";
double[] values = new double[] {0.0, 2.0, -2.0};

期待される出力:
double[] expected = new double[] {0.5, 0.880797, 0.119203};

解説

sigmoid(0) = 1 / (1 + 1) = 0.5、sigmoid(2) ≈ 0.880797、sigmoid(-2) ≈ 0.119203。sigmoid はどんな数も 0 から 1 の範囲に収めます。

例 2
入力:
name = "relu"
values = [-1.5, 0.0, 3.0]

期待される出力:
expected = [0.0, 0.0, 3.0]
入力:
std::string name = "relu";
std::vector<double> values = {-1.5, 0.0, 3.0};

期待される出力:
std::vector<double> expected = {0.0, 0.0, 3.0};
入力:
string name = "relu";
double[] values = new double[] {-1.5, 0.0, 3.0};

期待される出力:
double[] expected = new double[] {0.0, 0.0, 3.0};

解説

ReLU は正の値をそのまま残し、負の値を 0 にします。結果は [0, 0, 3] です。

解き方のヒント

まずは自分で考えてから、ヒントを 1 つずつ開いてみましょう。

ヒント 1

各 activation は各数値に独立に適用されるので、1つずつ見ればよい。

ヒント 2

与えられた名前に対応する式を使い、結果から新しいリストを作る。

ヒント 3

負の入力に注意。特に ReLU と、非正側の leaky slope は気をつける。

目安の計算量

時間 O(n)、追加メモリ O(n)

参考資料

この課題はCodeUtility用に調整されています。上記の説明と制約に従ってください。

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