Homoclinic Splitting without Trees

We study a Hamiltonian describing a pendulum coupled with several anisochronous oscillators, giving a simple construction of unstable KAM tori and their stable and unstable manifolds for analytic perturbations. When the coupling takes place through an even trigonometric polynomial in the angle variables, we extend analytically the solutions of the equations of motion, order by order in the perturbation parameter, to a large neighbourhood of the real line representing time. Subsequently, we devise an asymptotic expansion for the splitting (matrix) associated with a homoclinic point. This expansion consists of contributions that are manifestly exponentially small in the limit of vanishing gravity, by a shift-of-countour argument. Hence, we infer a similar upper bound for the splitting itself. In particular, the derivation of the result does not call for a tree expansion with explicit cancellation mechanisms.

Dirichlet problem at infinity for p-harmonic functions on negatively curved spaces

The object of this dissertation is to study globally defined bounded p-harmonic functions on Cartan-Hadamard manifolds and Gromov hyperbolic metric measure spaces. Such functions are constructed by solving the so called Dirichlet problem at infinity. This problem is to find a p-harmonic function on the space that extends continuously to the boundary at inifinity and obtains given boundary values there. The dissertation consists of an overview and three published research articles. In the first article the Dirichlet problem at infinity is considered for more general A-harmonic functions on Cartan-Hadamard manifolds. In the special case of two dimensions the Dirichlet problem at infinity is solved by only assuming that the sectional curvature has a certain upper bound. A sharpness result is proved for this upper bound. In the second article the Dirichlet problem at infinity is solved for p-harmonic functions on Cartan-Hadamard manifolds under the assumption that the sectional curvature is bounded outside a compact set from above and from below by functions that depend on the distance to a fixed point. The curvature bounds allow examples of quadratic decay and examples of exponential growth. In the final article a generalization of the Dirichlet problem at infinity for p-harmonic functions is considered on Gromov hyperbolic metric measure spaces. Existence and uniqueness results are proved and Cartan-Hadamard manifolds are considered as an application.

Computational Techniques for Haplotype Inference and for Local Alignment Significance

This thesis which consists of an introduction and four peer-reviewed original publications studies the problems of haplotype inference (haplotyping) and local alignment significance. The problems studied here belong to the broad area of bioinformatics and computational biology. The presented solutions are computationally fast and accurate, which makes them practical in high-throughput sequence data analysis. Haplotype inference is a computational problem where the goal is to estimate haplotypes from a sample of genotypes as accurately as possible. This problem is important as the direct measurement of haplotypes is difficult, whereas the genotypes are easier to quantify. Haplotypes are the key-players when studying for example the genetic causes of diseases. In this thesis, three methods are presented for the haplotype inference problem referred to as HaploParser, HIT, and BACH. HaploParser is based on a combinatorial mosaic model and hierarchical parsing that together mimic recombinations and point-mutations in a biologically plausible way. In this mosaic model, the current population is assumed to be evolved from a small founder population. Thus, the haplotypes of the current population are recombinations of the (implicit) founder haplotypes with some point--mutations. HIT (Haplotype Inference Technique) uses a hidden Markov model for haplotypes and efficient algorithms are presented to learn this model from genotype data. The model structure of HIT is analogous to the mosaic model of HaploParser with founder haplotypes. Therefore, it can be seen as a probabilistic model of recombinations and point-mutations. BACH (Bayesian Context-based Haplotyping) utilizes a context tree weighting algorithm to efficiently sum over all variable-length Markov chains to evaluate the posterior probability of a haplotype configuration. Algorithms are presented that find haplotype configurations with high posterior probability. BACH is the most accurate method presented in this thesis and has comparable performance to the best available software for haplotype inference. Local alignment significance is a computational problem where one is interested in whether the local similarities in two sequences are due to the fact that the sequences are related or just by chance. Similarity of sequences is measured by their best local alignment score and from that, a p-value is computed. This p-value is the probability of picking two sequences from the null model that have as good or better best local alignment score. Local alignment significance is used routinely for example in homology searches. In this thesis, a general framework is sketched that allows one to compute a tight upper bound for the p-value of a local pairwise alignment score. Unlike the previous methods, the presented framework is not affeced by so-called edge-effects and can handle gaps (deletions and insertions) without troublesome sampling and curve fitting.

Search for Long-Lived Massive Charged Particles in 1.96 TeV pp̅ Collisions

We performed a signature-based search for long-lived charged massive particles (CHAMPs) produced in 1.0 $\rm{fb}^{-1}$ of $\bar{p}p$ collisions at $\sqrt{s}=1.96$ TeV, collected with the CDF II detector using a high transverse-momentum ($p_T$) muon trigger. The search used time-of-flight to isolate slowly moving, high-$p_T$ particles. One event passed our selection cuts with an expected background of $1.9 \pm 0.2$ events. We set an upper bound on the production cross section, and, interpreting this result within the context of a stable scalar top quark model, set a lower limit on the particle mass of 249 GeV/$c^2$ at 95% C.L.

Modality as portrayed in upper secondary school textbooks : A corpus-based approach

Tämän pro gradu -lopputyön aiheena on englannin kielen modaalisten apuverbien ns. ydinjoukko: will, would, can, could, shall, should, may, might ja must. Semantiikan kannalta nämä apuverbit ovat erityisen kompleksisia: niiden tulkinnassa on usein huomattavaa monivivahteisuutta, vaikka perinteiset kieliopit antavat ymmärtää niillä olevan kaksi tai kolme toisistaan selkeästi erillään olevaa merkitystä. Ne asettavatkin vieraan kielen oppimisympäristössä erityisiä haasteita. Viimeaikainen kehitys korpuslingvistiikan metodeissa on tuottanut entistä tarkempia kuvauksia siitä, miten modaalisia apuverbejä nykyenglannissa käytetään ja mihin suuntaan niiden kehitys on lyhyenkin ajan sisällä kulkenut. Tämän tutkielman tavoitteena on ollut verrata näiden uusien tutkimusten tuloksia siihen todellisuuteen, jonka englannin kielen lukiotasoinen oppimateriaali Suomessa opiskelijalle tarjoaa. Lähdin siitä, että opetussuunnitelman vaatima autenttisuus ja kommunikaativisuus kieltenopetuksessa tulisi näkyä tasapuolisena modaalisten apuverbien kohteluna. Alkuperäinen hypoteesini kuitenkin oli, että siinä miten modaalisuus ilmenee autenttisessa ympäristössä ja siinä miten se esitetään oppikirjoissa, on poikkeavuuksia. Lähestymistapani tähän tutkielmaan oli korpuslähtöinen. Valitsin kahdesta lukion kirjasarjasta ne kirjat, joissa modaaliset apuverbit mainittiin eksplisiittisesti. Skannasin jokaisen neljästä eri kirjasta löytyvän (kokonaisen) tekstin ja rakensin näistä aineksista pienen korpuksen. Tästä korpuksesta hain korpusanalyyseihin tarkoitetulla ohjelmalla kaikki lauseet, joissa esiintyi modaalisia apuverbejä. Tämän jälkeen analysoin jokaisen modaalisen apuverbin semanttisesti lauseyhteydessään. Tämän analyysin tuloksena pystyin rakentamaan taulukoita ja vertailemaan tuloksia uusimpien tutkimusten tuloksiin. Tämän tutkielman perusteella poikkeavuuksia on olemassa. Yleisesti ottaen modaalisten apuverbien keskinäinen frekvenssi oli oikean suuntainen: mitään apuverbiä ei ollut käytetty merkittävästi enemmän tai vähemmän kuin mitä viimeaikaisen tutkimuksen valossa olisi suotavaa. Sen sijaan apuverbien semanttisessa jakaumassa oli paikoin suuriakin eroja siinä, mitkä merkitykset oppikirjoissa painottuivat ja mitkä taas nykyenglannissa vaikuttaisivat olevan frekvensseiltään suurempia. Erityisesti can ja must erottuivat joukosta siinä, että oppikirjojen tarjoama kuva niiden käytöstä on päinvastainen kuin mitä voisi odottaa: can-verbin käyttö painottui selvästi tarkoittamaan ’kykyä’ eikä ’mahdollisuutta’, joka nykytutkimuksen valossa on sen pääasiallinen käyttötapa. Toisaalta must tarkoitti aineistossa ylikorostuneesti ’pakkoa’, kun se useimmiten nykyään tarkoittaa yhtä usein ’johtopäätöstä’ kuin ’pakkoa’. Lisäksi ’lupaa’ pyydettiin aineistossa merkillisen harvoin. Tulosten perusteella esitän, että oppikirjojen tekijät yleisellä tasolla luopuisivat kielioppikirjojen luutuneista käsityksistä ja uskaltaisivat altistaa opiskelijat koko modaalisten apuverbien merkityskirjolle.

The SCOTS corpus and TEFL: Discovering and Using Strategies of Spoken English in Finnish Upper Secondary Schools

Suomen koulutuspolitiikasta vastaavat viranomaiset ovat reagoineet kansainvälisten kommunikaatiotarpeiden asettamiin haasteisiin ja muuttaneet yhden lukion A-tasoisen vieraan kielen kurssin sisällön vastaamaan suullisen viestinnän tarpeita. Tutkimuksessa selvitetään, miten englannin puhestrategioita voi opettaa suomalaisille lukiolaisille ja mitä metodeja on käytettävissä puhestrategioiden oppimisen arvioimiseksi. Vastaan asettamiini kysymyksiin aikaisemman tutkimuskirjallisuuden ja englannin kielen lukio-opetuksesta keräämäni aineiston avulla. Keskeisiä elementtejä tutkielmassa ovat erityisesti pragmaattinen kompetenssi ja kolme yleisen tason puhestrategiaa (keskustelun aloittaminen, oman puheenvuoron säilyttäminen sekä keskustelun ylläpitäminen). Aineistossa on mukana 65 ensimmäisen vuosiluokan lukiolaista (luokka A ja B) Helsingistä ja Espoosta. Opetusmateriaalina on käytetty SCOTS korpusta; tarkemmin määriteltynä puhetiedosto nimeltä Conversation 20: Four secondary school girls in the North East. Tiedostossa esille tulleet, kolmeen puhestrategiaan liittyvät fraasit, sanat ja rakenteet havainnollistettiin opiskelijoille mm. AntConc - konkordanssiohjelman avulla. Opiskelijat tekivät myös kirjallisia ja suullisia harjoituksia, jotka liittyivät puhestrategioihin. Neljälle vapaaehtoiselle opiskelijalle suunnattu toinen suullinen tehtävätyyppi vapaamuotoisine keskusteluineen äänitettiin, transkriboitiin ja tuloksia arvioitiin mm. eurooppalaisen viitekehyksen avulla. Lisäksi B - luokka vastasi kyselylomakkeeseen, jossa kysyttiin heidän mielipiteitään esim. hyödyllisimmästä testioppitunnista sekä heidän osallistumishalukkuudestaan uudelle pitkän englannin kahdeksannelle syventävälle kurssille. Tutkimustulokset ovat kannustavia ja osoittavat, että puhestrategioita on mahdollista opettaa jo lukiotasolla. Vaikka tutkimuksessa käytetty lähestymistapa oli opiskelijoille osittain uusi, valtaosa heistä myönsi oppineensa uutta englannin kielen keskustelurakenteista. Lisäksi vapaaehtoisten opiskelijoiden äänitetyt ja transkriboidut keskustelut tarjoavat hyvän lähtökohdan mahdolliselle jatkotutkimukselle.

Immunodeficiencies, pathogens and sex in upper respiratory diseases

In the first part of this thesis the association of different forms of sinonasal diseases and plasma concentrations of C3, C4, immunoglobulins, immunoglobulin G subclasses, C4A and C4B gene numbers were studied in 287 adult patients and 150 sex-matched adult controls. Patients were well characterized and stratified into groups using strict clinical criteria and females and males were also studied as separate groups. Severe primary antibody antibody deficiencies were rare in patients coming to sinonasal operations. Female patients had more recurrent sinusitis and other mucosal infections and males had more nasal polyposis. Upregulation of complement activity was seen in acute rhinosinusitis patients (high levels of plasma C3, C4, and complement classical pathway activity CH50) and male patients coming to sinonasal operations (high levels of plasma C3 and C4). In females, total and partial C4B deficiencies and lower levels of IgG1 and IgG3 were associated with rhinosinusitis leading to sinonasal operations. C4A deficiencies were found to predispose to severe chronic rhinosinusitis in females and males. In female patients with chronic or recurrent rhinosinusitis with nasal polyposis C4B deficiencies seem to predispose to the disease, but in males with a similar disease C4B deficiencies seem to be protective. This suggests a different pathophysiology between sexes in this form of sinonasal disease. In the second part of this thesis work 213 children coming to elective tonsillectomy were studied and compared with 155 randomly selected school children. An association with recurrent upper respiratory tract infections and hypersensitivity disorders was seen especially in children under 7 years of age. However, this association was not seen in levels of specific IgE to respiratory allergens in the same age group. Both symptomatic respiratory allergy and specific IgE to respiratory allergens became more common in boys than girls over 7 years of age. We were able to show that although both rhinoviruses and bacterial pathogens were found in the tonsils, no association between their presence and clinical forms of tonsillar disease was seen. The ability of GAS to bind complement regulators FH and C4BP did not differ between strains causing tonsillar diseases or septicemia, suggesting that other virulence mechanisms of the bacteria are more important.