Inverse problem for the wave equation : partial data and novel boundary sources

An inverse problem for the wave equation is a mathematical formulation of the problem to convert measurements of sound waves to information about the wave speed governing the propagation of the waves. This doctoral thesis extends the theory on the inverse problems for the wave equation in cases with partial measurement data and also considers detection of discontinuous interfaces in the wave speed. A possible application of the theory is obstetric sonography in which ultrasound measurements are transformed into an image of the fetus in its mother's uterus. The wave speed inside the body can not be directly observed but sound waves can be produced outside the body and their echoes from the body can be recorded. The present work contains five research articles. In the first and the fifth articles we show that it is possible to determine the wave speed uniquely by using far apart sound sources and receivers. This extends a previously known result which requires the sound waves to be produced and recorded in the same place. Our result is motivated by a possible application to reflection seismology which seeks to create an image of the Earth s crust from recording of echoes stimulated for example by explosions. For this purpose, the receivers can not typically lie near the powerful sound sources. In the second article we present a sound source that allows us to recover many essential features of the wave speed from the echo produced by the source. Moreover, these features are known to determine the wave speed under certain geometric assumptions. Previously known results permitted the same features to be recovered only by sequential measurement of echoes produced by multiple different sources. The reduced number of measurements could increase the number possible applications of acoustic probing. In the third and fourth articles we develop an acoustic probing method to locate discontinuous interfaces in the wave speed. These interfaces typically correspond to interfaces between different materials and their locations are of interest in many applications. There are many previous approaches to this problem but none of them exploits sound sources varying freely in time. Our use of more variable sources could allow more robust implementation of the probing.

Hallinnonalariippumattoman palvelumallin jäljillä. Yhteispalvelun näkökulma toimivaltaan, asiakkuuteen ja hallinnon kehittämiseen.

Tutkielman tutkimusongelmana on hallinnonalariippumattoman palvelumallin toteuttaminen julkisessa hallinnossa. Hallinnonalariippumattomalle palvelumallille määritellään tutkielmassa kolme teoreettista lähtökohtaa, jotka ovat toimivalta, asiakkuus ja hallinnon kehittäminen. Tutkimusongelmaan vastataan ottamalla suomalainen yhteispalvelumalli empiirisen ja aineistolähtöisen tutkimuksen kohteeksi ja peilaamalla siitä saatuja kokemuksia määriteltyihin teoreettisiin lähtökohtiin. Samassa yhteydessä tutkimuksen kohteena oleva suomalainen yhteispalvelumalli asettuu osaksi laajempaa hallinnon tutkimuksen viitekehystä ja teoreettista keskustelua. Tutkielman teoreettisia lähtökohtia koskien aineistona on tutkielmassa tarkemman tarkastelun kohteiksi valittuja käsitteitä käsittelevä hallinto- ja organisaatlotieteellinen kirjallisuus. Empiirinen tutkimuskohde, yhteispalvelu, määritellään hallinnon tuottamia virallisasiakirjoja ja voimassa olevaa lainsäädäntöä aineistona käyttäen. Tutkimuskohteen empiirisen analyysin edellyttämän aineiston keräämisen metodina on sovellettu teemahaastattelua. Haastatteluja on tehty yhteensä kuusi tutkimuskohteena olevan aiheen asiantuntijoille, ja haastatellut edustavat kuntakenttää sekä valtion keskus- ja paikallishallintoa. Empiirisen aineiston analyysissa sovelletaan aineistolähtöisen kuvan muodostamiseksi grounded theorya. Tutkielman johtopäätökset muodostuvat tarkasteltaessa tutkimusongelman teoreettisia lähtökohtia yhteispalvelusta aineistolähtöisesti ja ilman teoriaohjautuvuutta muodostuneen kuvan valossa. Toimivaltaa koskien keskeinen johtopäätös on, että kun tavoitellaan kokonaisvaltaista ja laajasti sovellettavaa hallinnonalariippumatonta palvelumallia, ei toimivallan kysymystä voida jättää huomiotta. Yhtenä ratkaisumahdollisuutena on määritellä perinteisen asiallisen toimivallan ohella hallinnonalariippumattomalle palvelujen tarjoamisen menetelmälle toimivaltainen ja keskitetty omistaja- ja vastuutaho. Asiakkuutta koskien hallinnonalariippumaton palvelumalli edellyttää kokonaisvaltaista Citizen Relationship Management -käsitteen kaltaista ymmärrystä asiakkuuksista ja asiakaslähtöisyydestä. Näin ollen New Public Managementin mukainen kulttuurinen siirtymä pois perinteisestä julkisen hallinnon paradigmasta ei ole riittävä, vaan asiakkuuden suhteen olisi huomioitava myös organisaatio-, teknologia- ja prosessinäkökulmat. Hallinnon kehittämisestä voidaan todeta sen sisältyvän implisiittisesti ajatukseen hallinnonalariippumattomasta palvelumallista. Tämä koskee erityisesti eGovemment -käsitteen mukaista informaatioteknologian hyödyntämistä. Vasta informaatioteknologian kehitys on mahdollistanut hallinnonalariippumattoman palvelumallin visioimisen ja tavoittelemisen käytännössä. Samalla hallinnon kehittäminen kohtaa toimintana kuitenkin monia haasteita, joista hallinnonalariippumattoman palvelumallin tapauksessa erityisen relevantteja ovat yhteispalvelusta saatujen kokemusten perusteella rakenteelliset, kulttuuriset ja toiminnalliset haasteet.