誤差逆伝播法は、出力から入力へ向かって層ごとに連鎖律を適用します。ネットワークは n 個の入力、h 個の隠れニューロン、1つの出力を持ち、すべて sigmoid(σ(z) = 1 / (1 + e^(-z)))を使います。
- 隠れ層:a_j = σ(inputs · hidden_weights[j] + hidden_biases[j])
- 出力:y = σ(a · output_weights + output_bias)
- 損失:L = (y - target)²
勾配:
- delta_out = 2 × (y - target) × y × (1 - y)
- 出力層:dL/doutput_weights[j] = delta_out × a_j、dL/doutput_bias = delta_out
- delta_j = delta_out × output_weights[j] × a_j × (1 - a_j)
- 隠れ層:dL/dhidden_weights[j][i] = delta_j × inputs[i]、dL/dhidden_biases[j] = delta_j
backprop_gradients(inputs, hidden_weights, hidden_biases, output_weights, output_bias, target) を実装してください。
出力
h + 1 行の行列を返してください。
- 行 j(各隠れニューロン j について順番に):
hidden_weights[j]の n 個の勾配、続いてhidden_biases[j]の勾配。 - 最後の行:
output_weightsの h 個の勾配、続いてoutput_biasの勾配。
制約
1 ≤ n, h ≤ 20
-5 ≤ 各入力、重み、バイアス ≤ 5
0 ≤ target ≤ 1
例
入力:
inputs = [1.0]
hidden_weights = [
[0.0]
]
hidden_biases = [0.0]
output_weights = [0.0]
output_bias = 0.0
target = 1.0
期待される出力:
[
[0.0, 0.0],
[-0.125, -0.25]
]
解説
a = σ(0) = 0.5、y = σ(0) = 0.5。delta_out = 2 × (0.5 - 1) × 0.25 = -0.25。出力の行:[-0.25 × 0.5, -0.25] = [-0.125, -0.25]。delta_1 = -0.25 × 0 × 0.25 = 0 なので、隠れ層の行は [0, 0] です。出力の重みが 0 だと勾配が伝わりません。
入力:
inputs = [1.0, 0.0]
hidden_weights = [
[0.0, 1.0],
[0.0, -1.0]
]
hidden_biases = [0.0, 0.0]
output_weights = [1.0, 1.0]
output_bias = -1.0
target = 0.0
期待される出力:
[
[0.0625, 0.0, 0.0625],
[0.0625, 0.0, 0.0625],
[0.125, 0.125, 0.25]
]
解説
2つの隠れ値はどちらも σ(0) = 0.5 なので、y = σ(0.5 + 0.5 - 1) = 0.5、delta_out = 2 × 0.5 × 0.25 = 0.25。出力の行:[0.125, 0.125, 0.25]。各 delta_j = 0.25 × 1 × 0.25 = 0.0625 となり、隠れ層の行は [0.0625, 0, 0.0625] です(2番目の入力は 0)。
参考資料
-
例 1 未実行入力:
inputs = [1.0] hidden_weights = [ [0.0] ] hidden_biases = [0.0] output_weights = [0.0] output_bias = 0.0 target = 1.0期待される出力:[ [0.0, 0.0], [-0.125, -0.25] ]あなたの出力 -
例 2 未実行入力:
inputs = [1.0, 0.0] hidden_weights = [ [0.0, 1.0], [0.0, -1.0] ] hidden_biases = [0.0, 0.0] output_weights = [1.0, 1.0] output_bias = -1.0 target = 0.0期待される出力:[ [0.0625, 0.0, 0.0625], [0.0625, 0.0, 0.0625], [0.125, 0.125, 0.25] ]あなたの出力
提出時に非公開テスト4件も実行されます。 失敗したテストがあれば、そのテストが表示されます。チャレンジを解くとすべて見られます。
Online JavaScript Runner
Write, run, and debug JavaScript or Node.js online in a full-featured browser IDE. Work with multiple files and packages, save your workspace, and collaborate in real time.
⚡ この JavaScript(Node.js)オンライン実行ツールについて
CodeUtility JavaScript Executor は、ブラウザ上で最新の JavaScript コードを、 セットアップ不要ですぐに実行できるツールです。実際の Node.js 環境でサンドボックス化されたコンテナ内にて安全に実行し、 16、18、20 の各バージョンに対応しています。
Node.js のスニペットのテスト、ES6+ 構文の確認、ループ・関数・配列・Promise・async/await といった JavaScript の基本概念の学習に最適です。
アルゴリズムの検証や小さなスクリプトのデバッグ、実行時ロジックの試行にも使えます。ローカルに Node をインストールせずに済むので、 学習者、バックエンド開発者、ブラウザだけで素早く JavaScript を実行したい方にぴったりです。
同じ実行環境で、複数ファイル対応エディター、分離された実行ターミナル、ランタイム別ライブラリ、永続ワークスペース、共有、リアルタイム共同作業を利用できます。
この実行環境の使い方
ランタイムを選択し、ファイルを開くか作成してコードを記述し、[実行]を選択します。出力はターミナルに表示されます。サインインしたユーザーは、ワークスペースにファイルを保存し、ライブラリをインストールして、共有を通じて共同作業できます。
- バージョンを選択して現在のファイルを編集するか、ワークスペース内の別のファイルを開きます。
- コードを実行し、求められた場合はターミナルに入力して、保存された実行履歴を確認します。
- 複数のコードスニペットが必要な作業では、ライブラリ、ワークスペースツール、共有、チャットを利用します。
💡 初心者向け Node.js 基本ガイド
1. 変数と定数の宣言
let または const はブロックスコープの変数用です。const は定数に使います。
let x = 10;
const PI = 3.14;
let name = "Alice";
let isActive = true;
2. 条件分岐(if / switch)
制御フローには if、else if、else、switch を使います。
let x = 2;
if (x === 1) {
console.log("1");
} else if (x === 2) {
console.log("2");
} else {
console.log("その他");
}
switch (x) {
case 1:
console.log("1");
break;
case 2:
console.log("2");
break;
default:
console.log("その他");
}
3. ループ
データの反復処理には for、while、forEach を使います。
for (let i = 0; i < 3; i++) {
console.log(i);
}
let n = 3;
while (n > 0) {
console.log(n);
n--;
}
4. 配列
配列は順序付きの値のリストを保持します。インデックスでアクセスします。
let fruits = ["apple", "banana", "cherry"];
console.log(fruits[0]);
console.log(fruits.length);
5. 配列操作
push、pop、slice、reverse などのメソッドを使います。
fruits.push("kiwi");
fruits.pop();
console.log(fruits.slice(0, 2));
console.log(fruits.reverse());
let squares = [1, 2, 3, 4, 5].map(x => x * x);
console.log(squares);
6. コンソール入出力
出力には console.log を、入力には readline モジュールを使います。
const readline = require('readline');
const rl = readline.createInterface({
input: process.stdin,
output: process.stdout
});
rl.question("お名前は? ", name => {
console.log(`こんにちは、${name}`);
rl.close();
});
7. 関数
関数は宣言または関数式で定義できます。モダンな JavaScript ではアロー関数がよく使われます。
function greet(name) {
return `こんにちは、${name}`;
}
const add = (a, b) => a + b;
console.log(greet("Alice"));
console.log(add(2, 3));
8. オブジェクト(マップ)
オブジェクトはキーと値の組を保持します。辞書やマップに似ています。
let person = { name: "Bob", age: 25 };
console.log(person.name);
console.log(person["age"]);
// ES6 の Map
const map = new Map();
map.set("a", 1);
console.log(map.get("a"));
9. 例外処理
try、catch、finally を使って安全にエラー処理します。
try {
throw new Error("問題が発生しました");
} catch (e) {
console.log(e.message);
} finally {
console.log("必要なら後処理");
}
10. ファイル入出力
Node.js の fs モジュールでファイルの読み書きを行います。
const fs = require("fs");
fs.writeFileSync("test.txt", "Hello File");
const data = fs.readFileSync("test.txt", "utf8");
console.log(data);
11. 文字列操作
trim()、toUpperCase()、replace()、split() などを使います。
let text = " Hello World ";
console.log(text.trim());
console.log(text.toUpperCase());
console.log(text.replace("Hello", "Hi"));
console.log(text.split(" "));
12. クラスとオブジェクト
ES6+ は class 構文で OOP をサポートします。
class Person {
constructor(name) {
this.name = name;
}
greet() {
return `こんにちは、私は ${this.name} です`;
}
}
const p = new Person("Alice");
console.log(p.greet());
13. 参照
JavaScript のオブジェクトや配列は参照で渡されます。
function update(arr) {
arr.push("changed");
}
let data = ["original"];
update(data);
console.log(data); // ["original", "changed"] になる