Cost-efficient virtual machine management : provisioning, admission control, and consolidation

One of the main challenges in Software Engineering is to cope with the transition from an industry based on software as a product to software as a service. The field of Software Engineering should provide the necessary methods and tools to develop and deploy new cost-efficient and scalable digital services. In this thesis, we focus on deployment platforms to ensure cost-efficient scalability of multi-tier web applications and on-demand video transcoding service for different types of load conditions. Infrastructure as a Service (IaaS) clouds provide Virtual Machines (VMs) under the pay-per-use business model. Dynamically provisioning VMs on demand allows service providers to cope with fluctuations on the number of service users. However, VM provisioning must be done carefully, because over-provisioning results in an increased operational cost, while underprovisioning leads to a subpar service. Therefore, our main focus in this thesis is on cost-efficient VM provisioning for multi-tier web applications and on-demand video transcoding. Moreover, to prevent provisioned VMs from becoming overloaded, we augment VM provisioning with an admission control mechanism. Similarly, to ensure efficient use of provisioned VMs, web applications on the under-utilized VMs are consolidated periodically. Thus, the main problem that we address is cost-efficient VM provisioning augmented with server consolidation and admission control on the provisioned VMs. We seek solutions for two types of applications: multi-tier web applications that follow the request-response paradigm and on-demand video transcoding that is based on video streams with soft realtime constraints. Our first contribution is a cost-efficient VM provisioning approach for multi-tier web applications. The proposed approach comprises two subapproaches: a reactive VM provisioning approach called ARVUE and a hybrid reactive-proactive VM provisioning approach called Cost-efficient Resource Allocation for Multiple web applications with Proactive scaling. Our second contribution is a prediction-based VM provisioning approach for on-demand video transcoding in the cloud. Moreover, to prevent virtualized servers from becoming overloaded, the proposed VM provisioning approaches are augmented with admission control approaches. Therefore, our third contribution is a session-based admission control approach for multi-tier web applications called adaptive Admission Control for Virtualized Application Servers. Similarly, the fourth contribution in this thesis is a stream-based admission control and scheduling approach for on-demand video transcoding called Stream-Based Admission Control and Scheduling. Our fifth contribution is a computation and storage trade-o strategy for cost-efficient video transcoding in cloud computing. Finally, the sixth and the last contribution is a web application consolidation approach, which uses Ant Colony System to minimize the under-utilization of the virtualized application servers.

The Role of Video Based Content Marketing as a Part of Modern Marketing Communications

The thesis studies the role of video based content marketing as a part of modern marketing communications.

Fenomenologinen tutkimus video-EEG potilaiden kohtauskokemuksista

Tässä fenomenologisessa tutkimuksessa kuvaillaan Video-EEG –tutkimukseen (VEEG) tulevien potilaiden kokemuksia kohtauksistaan. Tutkimusasetelmana on käytetty fenomenologiseen psykologiaan kuuluvaa Giorgin menetelmää soveltaen sitä hoitotieteen tutkimukseen. Tutkimuksen tarkoituksena oli kuvailla neurologisten kohtausoireiden vuoksi VEEG-tutkimukseen tulleiden potilaiden kokemuksia kohtauksistaan ja tunnistaa sekä kuvailla kokemukseen liittyviä tekijöitä. Tutkimuksen tavoitteena oli lisäta terveydenhoitohenkilökunnan ymmärrystä neurologisia kohtausoireita saavien ihmisten ohjaustarpeista. Materiaali kerättiin kahdeksalta potilaalta avoimilla haastatteluilla ja analysoitiin Giorgin analyysimenetelmällä. Aineistoon yhdistettiin kliinisen neurofysiologin lausunto ja muodostettiin kokemuskertomukset. Aineistosta tunnistettiin fenomenologista reduktiota käyttäen keskeiset kohtauksiin ja sairauteen liittyvät kokemukset. Käsitteiden suhdetta toisiinsa ja merkitystä sopeutumiselle analysoitiin käyttäen apuna Uncertainty in illness -mallia. Keskeisten kokemusten pohjalta toteutettiin kirjallisuushaku, jonka tuloksia reflektoitiin tämän tutkimuksen tuloksiin. Aineistosta muodostui kolme erillistä kokemuskertomusta: kertomus konkreettisista tapahtumista, kokemus hallinnan menettämisestä ja kokemus sairauden kanssa elämisesta. Keskeisiksi kokemussisällöiksi tunnistettiin kokemus terveysongelman hallinnasta, kokemus hallinnan menettämisestä, kokemus ympäristön negatiivisesta suhtautumisesta ja huoli läheisistä. Aikaisempaa tutkimusta löytyi kokemuksista terveysongelman hallinnasta ja hallinnan menetyksestä sekä ympäristön suhtautumisesta.

Fenomenologinen tutkimus video-EEG potilaiden kohtauskokemuksista

Tässä fenomenologisessa tutkimuksessa kuvaillaan Video-EEG –tutkimukseen (VEEG) tulevien potilaiden kokemuksia kohtauksistaan. Tutkimusasetelmana on käytetty fenomenologiseen psykologiaan kuuluvaa Giorgin menetelmää soveltaen sitä hoitotieteen tutkimukseen. Tutkimuksen tarkoituksena oli kuvailla neurologisten kohtausoireiden vuoksi VEEGtutkimukseen tulleiden potilaiden kokemuksia kohtauksistaan ja tunnistaa sekä kuvailla kokemukseen liittyviä tekijöitä. Tutkimuksen tavoitteena oli lisätä terveydenhoitohenkilökunnan ymmärrystä neurologisia kohtausoireita saavien ihmisten ohjaustarpeista. Materiaali kerättiin kahdeksalta potilaalta avoimilla haastatteluilla ja analysoitiin Giorgin analyysimenetelmällä. Aineistoon yhdistettiin kliinisen neurofysiologin lausunto ja muodostettiin kokemuskertomukset. Aineistosta tunnistettiin fenomenologista reduktiota käyttäen keskeiset kohtauksiin ja sairauteen liittyvät kokemukset. Käsitteiden suhdetta toisiinsa ja merkitystä sopeutumiselle analysoitiin käyttäen apuna Uncertainty in illness -mallia. Keskeisten kokemusten pohjalta toteutettiin kirjallisuushaku, jonka tuloksia reflektoitiin tämän tutkimuksen tuloksiin. Aineistosta muodostui kolme erillistä kokemuskertomusta: kertomus konkreettisista tapahtumista, kokemus hallinnan menettämisestä ja kokemus sairauden kanssa elämisestä. Keskeisiksi kokemussisällöiksi tunnistettiin kokemus terveysongelman hallinnasta, kokemus hallinnan menettämisestä, kokemus ympäristön negatiivisesta suhtautumisesta ja huoli läheisistä. Aikaisempaa tutkimusta löytyi kokemuksista terveysongelman hallinnasta ja hallinnan menetyksestä sekä ympäristön suhtautumisesta.

Automatic recognition of fish from video sequences

The problem of automatic recognition of the fish from the video sequences is discussed in this Master’s Thesis. This is a very urgent issue for many organizations engaged in fish farming in Finland and Russia because the process of automation control and counting of individual species is turning point in the industry. The difficulties and the specific features of the problem have been identified in order to find a solution and propose some recommendations for the components of the automated fish recognition system. Methods such as background subtraction, Kalman filtering and Viola-Jones method were implemented during this work for detection, tracking and estimation of fish parameters. Both the results of the experiments and the choice of the appropriate methods strongly depend on the quality and the type of a video which is used as an input data. Practical experiments have demonstrated that not all methods can produce good results for real data, whereas on synthetic data they operate satisfactorily.

Scalable Feature Selection Applications for Genome-Wide Association Studies of Complex Diseases

Personalized medicine will revolutionize our capabilities to combat disease. Working toward this goal, a fundamental task is the deciphering of geneticvariants that are predictive of complex diseases. Modern studies, in the formof genome-wide association studies (GWAS) have afforded researchers with the opportunity to reveal new genotype-phenotype relationships through the extensive scanning of genetic variants. These studies typically contain over half a million genetic features for thousands of individuals. Examining this with methods other than univariate statistics is a challenging task requiring advanced algorithms that are scalable to the genome-wide level. In the future, next-generation sequencing studies (NGS) will contain an even larger number of common and rare variants. Machine learning-based feature selection algorithms have been shown to have the ability to effectively create predictive models for various genotype-phenotype relationships. This work explores the problem of selecting genetic variant subsets that are the most predictive of complex disease phenotypes through various feature selection methodologies, including filter, wrapper and embedded algorithms. The examined machine learning algorithms were demonstrated to not only be effective at predicting the disease phenotypes, but also doing so efficiently through the use of computational shortcuts. While much of the work was able to be run on high-end desktops, some work was further extended so that it could be implemented on parallel computers helping to assure that they will also scale to the NGS data sets. Further, these studies analyzed the relationships between various feature selection methods and demonstrated the need for careful testing when selecting an algorithm. It was shown that there is no universally optimal algorithm for variant selection in GWAS, but rather methodologies need to be selected based on the desired outcome, such as the number of features to be included in the prediction model. It was also demonstrated that without proper model validation, for example using nested cross-validation, the models can result in overly-optimistic prediction accuracies and decreased generalization ability. It is through the implementation and application of machine learning methods that one can extract predictive genotype–phenotype relationships and biological insights from genetic data sets.

Digital Exhaustion in relation to Video Games – The Consumer Perspective

This thesis regards exhaustion of copyright’s distribution right in intangible transfers of video games. It analyses whether, under the current law of the European Union, the phenomenon of digital exhaustion, especially in relation to games exists. The thesis analyses the consumers’ position in the market for copyright protected goods. It uses video games market as an example of the wider phenomenon of the effect of latest technological developments on consumers. The research conducted for the thesis is mostly legal dogmatic, although also comparative analysis, law and economics and law and technology methods are utilised. The thesis evaluates the effects of the most recent case law of the European Court of Justice to analyse the current state of digital exhaustion. In the analysis of effects that the existence of digital exhaustion has, the thesis uses the consumers’ point of view. The thesis introduces the current state of technology in the field of video games from a legal perspective. Furthermore the thesis analyses the effects on consumers of a scenario that no digital exhaustion exists in the future. Such scenario under the recent European case law at the moment seems realistic. The conclusion of my research is most importantly that the consumer position in the market for digital goods has deteriorated and that the probable exclusion of the exhaustion for digital goods is another piece of evidence of this development. Most importantly however, the state of affairs where no certainty prevails on whether digital exhaustion exists, creates injustice from the consumers’ point of view. Accordingly, acts by EU legislators of the Court of Justice of the European Union are required to clarify the issue.

TEHOHOITAJIEN KIVUN ARVIOINNIN OSAAMINEN – Tehohoitopotilaille kehitetyn kivunarviointimittarin käytön oppiminen video-opetuksen avulla.

Tehohoitopotilaan kivun arvioiminen on usein haastavaa, johtuen potilaan kyvyttömyydestä kommunikoida. Kivun arvioinnin avuksi onkin tästä syystä kehitetty käyttäytymiseen perustuvia kipumittareita. Tehohoitajilla on keskeinen asema kivun arvioinnissa, mutta tutkimusten perusteella tehohoitajien kivun arvioinnin osaaminen on puutteellista niin tietojen kuin taitojen osalta ja heillä on ennakkoasenteita kivun arviointiin liittyen. Tehohoitajien kouluttaminen kivun arviointiin liittyen on tärkeä keino tehohoitopotilaan kivun arvioinnin edistämisessä. Koulutuksen tulee kuitenkin olla helposti saatavilla, ottaen huomioon hoitotodellisuuden siihen tuomat haasteet. Tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida video-opetuksen vaikutusta tehohoitajien tietoihin ja taitoihin tehohoitopotilaalle kehitetyn Critical-Care Pain Observation Tool (CPOT)-kipumittarin käyttöön liittyen, sekä kuvailla tehohoitajien kokemuksia video-opetuksesta oppimismenetelmänä. Yhdeltä teho-osastolta 48 tehohoitajaa katsoi tutkimusta varten kehitetyn CPOT-opetusvideon, jonka jälkeen he arvioivat kahden potilaan kipua CPOT-kipumittarilla, tutkijan tehdessä samanaikaisesti rinnakkaisarvioinnit potilaista. Arviointien jälkeen tehohoitajat tekivät tietotestin ja täyttivät CPOT-arviointilomakkeen. Tehohoitajien CPOT-kipumittarin käyttötaitoja arvioitiin tarkastelemalla tehohoitajien ja tutkijan tekemien kivunarviointien yhdenmukaisuutta interrater reliabiliteettilaskelmin. Kaksikymmentä tehohoitajaa haastateltiin heidän kokemuksista oppimismenetelmään liittyen. Haastattelut analysoitiin deduktiivisella temaattisella analyysillä. Tehohoitajat oppivat CPOT-kipumittarin käytön periaatteet ja kokivat oppineensa mittarin käytön, mutta interrater reliabiliteetti suhteessa tutkijan tekemiin kivun arviointeihin oli keskinkertainen. Video-opetus koettiin positiivisena, vaikkakin vuorovaikutuksellisuutta kaivattiin. Tutkimus osoitti video-opetuksen olevan käyttökelpoinen oppimismenetelmä CPOT-kipumittarin käytön periaatteiden oppimiseen, mutta parempien käyttötaitojen saavuttaminen vaatii lisäharjoittelua. Koska tehohoitajien subjektiivinen arvio käyttötaidoista ei välttämättä vastaa todellisia käyttötaitoja, oleellista olisi varmistaa myös objektiivisesti mittarin käyttötaidot koulutuksen jälkeen. Jatkossa tulisi tutkia käytäntöön soveltuvia keinoja varmistaa mittarin käyttötaidot, sekä teho-osastojen oppimiskulttuuria ja tehohoitajien motivaatiota ja asenteita työhön liittyvään oppimiseen.