A cyber security architecture for military networks using a cognitive network approach

Cyber security is one of the main topics that are discussed around the world today. The threat is real, and it is unlikely to diminish. People, business, governments, and even armed forces are networked in a way or another. Thus, the cyber threat is also facing military networking. On the other hand, the concept of Network Centric Warfare sets high requirements for military tactical data communications and security. A challenging networking environment and cyber threats force us to consider new approaches to build security on the military communication systems. The purpose of this thesis is to develop a cyber security architecture for military networks, and to evaluate the designed architecture. The architecture is described as a technical functionality. As a new approach, the thesis introduces Cognitive Networks (CN) which are a theoretical concept to build more intelligent, dynamic and even secure communication networks. The cognitive networks are capable of observe the networking environment, make decisions for optimal performance and adapt its system parameter according to the decisions. As a result, the thesis presents a five-layer cyber security architecture that consists of security elements controlled by a cognitive process. The proposed architecture includes the infrastructure, services and application layers that are managed and controlled by the cognitive and management layers. The architecture defines the tasks of the security elements at a functional level without introducing any new protocols or algorithms. For evaluating two separated method were used. The first method is based on the SABSA framework that uses a layered approach to analyze overall security of an organization. The second method was a scenario based method in which a risk severity level is calculated. The evaluation results show that the proposed architecture fulfills the security requirements at least at a high level. However, the evaluation of the proposed architecture proved to be very challenging. Thus, the evaluation results must be considered very critically. The thesis proves the cognitive networks are a promising approach, and they provide lots of benefits when designing a cyber security architecture for the tactical military networks. However, many implementation problems exist, and several details must be considered and studied during the future work.

The Use of Nervous System Drugs and the Risk of Fractures in Old Adults

Hermostoon vaikuttavien lääkkeiden käyttö on yleistä iäkkäässä väestössä. Erityisen yleistä käyttö on pitkäaikaisessa laitoshoidossa asuvilla iäkkäillä. Hermostoon vaikuttavien lääkkeiden haittavaikutuksia on tutkittu paljon, ja useat hermostoon vaikuttavat lääkeaineryhmät on tunnistettu murtumien riskitekijöiksi. Aikaisemmin ei ole kuitenkaan tutkittu usean hermostoon vaikuttavan lääkkeen yhteiskäytön yhteyksiä murtuman riskiin 65 vuotta täyttäneillä. Väitöskirjatutkimuksessa havaittiin, että usean hermostoon vaikuttavan lääkeaineen yhtäaikainen käyttö oli hyvin yleistä Porin kaupunginsairaalan viidellä pitkäaikaisen laitoshoidon osastolla (n = 154) vuosien 2004 ja 2005 vaihteessa. Kolmasosa tutkituista käytti säännöllisesti kolmea tai useampaa hermostoon vaikuttavaa lääkettä samanaikaisesti. Kun huomioitiin myös tarvittaessa otettavat lääkkeet, vastaava luku oli 53 %. Tutkimuksessa havaittiin myös viitteitä lääkkeiden epäasianmukaisesta käytöstä, kun potilaiden käyttämiä lääkkeitä verrattiin heidän kognitiiviseen ja fyysiseen suorituskyynsä sekä asetettuihin diagnooseihin. Liedon kunnassa 1990-luvulla toteutettuun väestöpohjaiseen Liedon Iäkkäät -seurantatutkimukseen osallistui 1177 lietolaista 65 vuotta täyttänyttä. Lääkitystietoja sekä seuranta-aikana tapahtuneita murtumia analysoimalla havaittiin, että kahden tai useamman bentsodiatsepiinin sekä kahden tai useamman psykoosilääkkeen käyttö oli yhteydessä murtuman riskiin 65 vuotta täyttäneillä miehillä. Opioidin ja psykoosilääkkeen yhteiskäyttö sekä opioidin ja bentsodiatsepiinin yhteiskäyttö oli yhteydessä iäkkäiden miesten murtuman riskiin. Naisilla vastaavia tilastollisesti merkitseviä yhteyksiä ei havaittu. Väitöskirjatutkimuksen uusin osa-aineisto perustui Porissa vuosina 2009–2010 toteutetun Satauni-tutkimuksen aineistoon. Tutkimuksessa osoitettiin 89 potilaan aineistossa, että hallittu, yhden kuukauden aikana lääkärin ja hoitajan tuella toteutettu bentsodiatsepiinivieroitus paransi merkitsevästi 55 vuotta täyttäneiden naisten käden puristusvoimaa kuuden kuukauden seuranta-aikana. Vastaavaa yhteyttä ei havaittu miehillä. Bentsodiatsepiinivieroituksella ei ollut yhteyttä osallistujien tasapainotestin tulosten paranemiseen kuuden kuukauden seurantaaikana. Murtumilla on vakavia seurauksia sekä yksilötasolla että yhteiskunnallisesti iäkkäässä väestössä. Murtumien ehkäisy on hyvin tärkeää. Siinä tulee kiinnittää huomiota potilaan käyttämään lääkitykseen ja arvioida erityisesti usean hermostoon vaikuttavan lääkkeen yhteiskäytön tarpeellisuutta.

Novel word learning ability in chronic post-stroke aphasia : variability and modality effects

Novel word learning has been rarely studied in people with aphasia (PWA), although it can provide a relatively pure measure of their learning potential, and thereby contribute to the development of effective aphasia treatment methods. The main aim of the present thesis was to explore the capacity of PWA for associative learning of word–referent pairings and cognitive-linguistic factors related to it. More specifically, the thesis examined learning and long-term maintenance of the learned pairings, the role of lexical-semantic abilities in learning as well as acquisition of phonological versus semantic information in associative novel word learning. Furthermore, the effect of modality on associative novel word learning and the neural underpinnings of successful learning were explored. The learning experiments utilized the Ancient Farming Equipment (AFE) paradigm that employs drawings of unfamiliar referents and their unfamiliar names. Case studies of Finnishand English-speaking people with chronic aphasia (n = 6) were conducted in the investigation. The learning results of PWA were compared to those of healthy control participants, and active production of the novel words and their semantic definitions was used as learning outcome measures. PWA learned novel word–novel referent pairings, but the variation between individuals was very wide, from more modest outcomes (Studies I–II) up to levels on a par with healthy individuals (Studies III–IV). In incidental learning of semantic definitions, none of the PWA reached the performance level of the healthy control participants. Some PWA maintained part of the learning outcomes up to months post-training, and one individual showed full maintenance of the novel words at six months post-training (Study IV). Intact lexical-semantic processing skills promoted learning in PWA (Studies I–II) but poor phonological short-term memory capacities did not rule out novel word learning. In two PWA with successful learning and long-term maintenance of novel word–novel referent pairings, learning relied on orthographic input while auditory input led to significantly inferior learning outcomes (Studies III–IV). In one of these individuals, this previously undetected modalityspecific learning ability was successfully translated into training with familiar but inaccessible everyday words (Study IV). Functional magnetic resonance imaging revealed that this individual had a disconnected dorsal speech processing pathway in the left hemisphere, but a right-hemispheric neural network mediated successful novel word learning via reading. Finally, the results of Study III suggested that the cognitive-linguistic profile may not always predict the optimal learning channel for an individual with aphasia. Small-scale learning probes seem therefore useful in revealing functional learning channels in post-stroke aphasia.