Algorithmic Techniques in Gene Expression Processing. From Imputation to Visualization

The amount of biological data has grown exponentially in recent decades. Modern biotechnologies, such as microarrays and next-generation sequencing, are capable to produce massive amounts of biomedical data in a single experiment. As the amount of the data is rapidly growing there is an urgent need for reliable computational methods for analyzing and visualizing it. This thesis addresses this need by studying how to efficiently and reliably analyze and visualize high-dimensional data, especially that obtained from gene expression microarray experiments. First, we will study the ways to improve the quality of microarray data by replacing (imputing) the missing data entries with the estimated values for these entries. Missing value imputation is a method which is commonly used to make the original incomplete data complete, thus making it easier to be analyzed with statistical and computational methods. Our novel approach was to use curated external biological information as a guide for the missing value imputation. Secondly, we studied the effect of missing value imputation on the downstream data analysis methods like clustering. We compared multiple recent imputation algorithms against 8 publicly available microarray data sets. It was observed that the missing value imputation indeed is a rational way to improve the quality of biological data. The research revealed differences between the clustering results obtained with different imputation methods. On most data sets, the simple and fast k-NN imputation was good enough, but there were also needs for more advanced imputation methods, such as Bayesian Principal Component Algorithm (BPCA). Finally, we studied the visualization of biological network data. Biological interaction networks are examples of the outcome of multiple biological experiments such as using the gene microarray techniques. Such networks are typically very large and highly connected, thus there is a need for fast algorithms for producing visually pleasant layouts. A computationally efficient way to produce layouts of large biological interaction networks was developed. The algorithm uses multilevel optimization within the regular force directed graph layout algorithm.

Impact of Word-of-Mouth on consumer decision-making: An information processing perspective in the context of a high-involvement service

This doctoral study conducts an empirical analysis of the impact of Word-of-Mouth (WOM) on marketing-relevant outcomes such as attitudes and consumer choice, during a high-involvement and complex service decision. Due to its importance to decisionmaking, WOM has attracted interest from academia and practitioners for decades. Consumers are known to discuss products and services with one another. These discussions help consumers to form an evaluative opinion, as WOM reduces perceived risk, simplifies complexity, and increases the confidence of consumers in decisionmaking. These discussions are also highly impactful as WOM is a trustworthy source of information, since it is independent from the company or brand. In responding to the calls for more research on what happens after WOM information is received, and how it affects marketing-relevant outcomes, this dissertation extends prior WOM literature by investigating how consumers process information in a highinvolvement service domain, in particular higher-education. Further, the dissertation studies how the form of WOM influences consumer choice. The research contributes to WOM and services marketing literature by developing and empirically testing a framework for information processing and studying the long-term effects of WOM. The results of the dissertation are presented in five research publications. The publications are based on longitudinal data. The research leads to the development of a proposed theoretical framework for the processing of WOM, based on theories from social psychology. The framework is specifically focused on service decisions, as it takes into account evaluation difficulty through the complex nature of choice criteria associated with service purchase decisions. Further, other gaps in current WOM literature are taken into account by, for example, examining how the source of WOM and service values affects the processing mechanism. The research also provides implications for managers aiming to trigger favorable WOM through marketing efforts, such as advertising and testimonials. The results provide suggestions on how to design these marketing efforts by taking into account the mechanism through which information is processed, or the form of social influence.

Model of Big Data Failure: Review of Information System Failure

In the new age of information technology, big data has grown to be the prominent phenomena. As information technology evolves, organizations have begun to adopt big data and apply it as a tool throughout their decision-making processes. Research on big data has grown in the past years however mainly from a technical stance and there is a void in business related cases. This thesis fills the gap in the research by addressing big data challenges and failure cases. The Technology-Organization-Environment framework was applied to carry out a literature review on trends in Business Intelligence and Knowledge management information system failures. A review of extant literature was carried out using a collection of leading information system journals. Academic papers and articles on big data, Business Intelligence, Decision Support Systems, and Knowledge Management systems were studied from both failure and success aspects in order to build a model for big data failure. I continue and delineate the contribution of the Information System failure literature as it is the principal dynamics behind technology-organization-environment framework. The gathered literature was then categorised and a failure model was developed from the identified critical failure points. The failure constructs were further categorized, defined, and tabulated into a contextual diagram. The developed model and table were designed to act as comprehensive starting point and as general guidance for academics, CIOs or other system stakeholders to facilitate decision-making in big data adoption process by measuring the effect of technological, organizational, and environmental variables with perceived benefits, dissatisfaction and discontinued use.

Model of Big Data Failure: Review of Information System Failure

In the new age of information technology, big data has grown to be the prominent phenomena. As information technology evolves, organizations have begun to adopt big data and apply it as a tool throughout their decision-making processes. Research on big data has grown in the past years however mainly from a technical stance and there is a void in business related cases. This thesis fills the gap in the research by addressing big data challenges and failure cases. The Technology-Organization-Environment framework was applied to carry out a literature review on trends in Business Intelligence and Knowledge management information system failures. A review of extant literature was carried out using a collection of leading information system journals. Academic papers and articles on big data, Business Intelligence, Decision Support Systems, and Knowledge Management systems were studied from both failure and success aspects in order to build a model for big data failure. I continue and delineate the contribution of the Information System failure literature as it is the principal dynamics behind technology-organization-environment framework. The gathered literature was then categorised and a failure model was developed from the identified critical failure points. The failure constructs were further categorized, defined, and tabulated into a contextual diagram. The developed model and table were designed to act as comprehensive starting point and as general guidance for academics, CIOs or other system stakeholders to facilitate decision-making in big data adoption process by measuring the effect of technological, organizational, and environmental variables with perceived benefits, dissatisfaction and discontinued use.

Developing cost of poor quality calculations with emphasis on business impact

The main aim of this research was to develop cost of poor quality calculation model which will better reflect business impacts of lost productivity caused by IT incidents for the case company. This objective was pursued by reviewing literature and conducting a study in a Finnish multinational manufacturing company. Broad analysis of the scientific literature allowed to identify main theories and models of Cost of Poor Quality and provided better base for development of measurements of business impacts of lost productivity. Empirical data was gathered with semi-structured interviews and internet based survey. In total, twelve interviews with experts and 39 survey results from business stakeholders were gathered. Main results of empirical study helped to develop the measurement model of cost of poor quality and it was tied to incident priority matrix. Nevertheless, the model was created based on available data. Main conclusions of the thesis were that cost of poor quality measurements could be even further improved if additional data points could be used. New model takes into consideration different cost regions and utilizes on this notion.

Data-analytiikan hyödyntäminen yrityksen talouden ohjauksessa

Kandidaatintyö on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, jonka tavoitteena on selvittää data-analytiikan käyttökohteita ja datan hyödyntämisen vaikutusta liiketoimintaan. Työ käsittelee data-analytiikan käyttöä ja datan tehokkaan hyödyntämisen haasteita. Työ on rajattu tarkastelemaan yrityksen talouden ohjausta, jossa analytiikkaa käytetään johdon ja rahoituksen laskentatoimessa. Datan määrän eksponentiaalinen kasvunopeus luo data-analytiikan käytölle uusia haasteita ja mahdollisuuksia. Datalla itsessään ei kuitenkaan ole suurta arvoa yritykselle, vaan arvo syntyy prosessoinnin kautta. Vaikka data-analytiikkaa tutkitaan ja käytetään jo runsaasti, se tarjoaa paljon nykyisiä sovelluksia suurempia mahdollisuuksia. Yksi työn keskeisimmistä tuloksista on, että data-analytiikalla voidaan tehostaa johdon laskentatoimea ja helpottaa rahoituksen laskentatoimen tehtäviä. Tarjolla olevan datan määrä kasvaa kuitenkin niin nopeasti, että käytettävissä oleva teknologia ja osaamisen taso eivät pysy kehityksessä mukana. Varsinkin big datan laajempi käyttöönotto ja sen tehokas hyödyntäminen vaikuttavat jatkossa talouden ohjauksen käytäntöihin ja sovelluksiin yhä enemmän.

Market potentialfor free-cutting steels in Europe

Työn tavoitteena oli selvittää tilannetta Euroopan automaattiteräsmarkkinoilla ja sen perusteella arvioida Imatra Steelin mahdollisuuksia kilpailla kyseessä olevilla markkinoilla. Tärkein tavoite oli kokonaismarkkinapotentiaalin arvioiminen Saksan, Ruotsin, Englannin ja Suomen markkinoilla. Lisäksi selvitettiin käytetyt automaattiteräslajit ja mitta-alue, hintataso sekä koneistukseenliittyviä teknisiä yksityiskohtia.Tavoitteena oli myös kartoittaa asenteita ja mielipiteitä mahdollisesta lyijyn käytön kieltämisestä teräksen seosaineena tulevaisuudessa. Paremman kokonaiskuvan saamiseksi analysoitiin myös kilpailutilannetta Euroopassa. Työn teoriakehyksessä tutkittiin teollisuustuotteiden markkinatutkimuksen suorittamisen erityispiirteitä, markkinapotentiaalin määrittämiseen liittyviä käsitteitä ja kilpailija-analyysin suorittamista. Empiirinen tutkimus suoritettiin pääasiassa asiantuntijoiden haastattelujen ja kyselyjen avulla. Haastateltavina oli tukkureita ja loppukäyttäjiä. Kilpailutilanteen kartoittaminen perustuu lähinnä sekundääriseen tietoon, Internet-sivuihin ja myyntikonttoreiden aikaisemmin keräämään tietoon.Automaattiterästen kokonaispotentiaaliksi Euroopassa arvioitiin miljoona tonnia ja suurin osa kaupasta käydään tutkituilla markkina-alueilla. Suurimmat volyymit sijoittuvat pienemmille mitta-alueille, Æ 12 - 50 mm. Markkinoita hallitsee muutama suuri teräksen valmistaja. Imatra Steel kohtuullisen pienenä toimittajana ei pysty kilpailemaan volyymilla ja tuotevalikoimallaan suurten teräsjättien kanssa. Imatra Steelin mahdollinen strategiavaihtoehto olisi yrittää löytää ne kapeat segmentit ja markkinaraot, joilla sen tuotteet jatietotaito tuovat asiakkaalle suurimman mahdollisen hyödyn verrattuna kilpailijoihin.

Virtuaaliorganisaation toiminta innovaationäkökulmasta: kommunikaatio, tietojärjestelmät ja työkalut

Tutkimuksessa perehdytään virtuaaliorganisaatioiden ja virtuaalitiimien toimintaan sekä etsitään työkaluja, joilla maantieteellisesti hajallaan olevat ryhmät pystyvät kommunikoimaan ja jakamaan tietoa keskenään. Työssä käsitellään myös ympäristöjä, jotka tukevat virtuaaliyhteistyön syntyä. Lisäksi työssä etsitään keinoja, joilla yhteistyötä tekevät yritykset pystyvät yhdistämään tietojärjestelmiään ja luomaan niistä läpinäkyviä koko yhteistyöverkostossa. Tavoitteena on luoda laaja-alainen johdatuspaketti yhteistyötä aloittaville yrityksille ja esitellä keskeisiä virtuaalityöskentelyyn liittyviä elementtejä, kutenryhmädynamiikkaa, kollektiivista muistia, tiedon läpinäkyvyyttä, yhteistyöohjelmistoja ja yhteistyön syntyyn vaikuttavia tekijöitä. Työ on suurelta osin teoriapohjaista, mutta sen tukemiseksi on liitetty työtä varten hankittua empiiristä aineistoa. Empiria on koottu haastattelemalla yrityksiä ja asiantuntijoita. Työn tuloksena saatiin seuraavanlaisia johtopäätöksiä: virtuaalityöskentely eroaa perinteisestä tiimitoiminnasta siten, että suurin osa kommunikoinnista tapahtuu sähköisesti. Tähän tarvitaan työkaluja, joissa kuitenkin on vielä kehitettävää esimerkiksi standardoinnin suhteen. Yhteistyöohjelmistojen kehityksessä ja tietojärjestelmien yhdistämisessä on keskitytty vain sähköiseen tietoon, eikä olla kiinnitetty huomiota ihmisten osaamisen ja tietämyksen jakamiseen. Tätä varten viimeaikoina onkin alettu kehittämään erilaisia innovaatioympäristöjä, joista yksi on esitelty työssä. Virtuaalisesti toteutettavan yhteistyön keskeisenä elementtinä on luottamus kumppaneiden välillä ja tähän tulee kiinnittää erityistä huomiota. Innovaatioprosessin ja virtuaaliorganisaation tehokkuuden kannalta on tärkeää, että osapuolet ovat halukkaita jakamaan tietoa ja osaamista yhteisen päämäärän saavuttamiseksi. Tutkimus antaa viitteitä siitä, että pienet yritykset ovat halukkaampia jakamaan osaamistaan kuin suuret.

Kasvihuonekaasupäästölaskenta kunnassa

Kiihtyvän kasvihuoneilmiön aiheuttama ilmaston lämpeneminen on modernin yhteiskunnan suurimpia haasteita. Ympäristöteknologian tavoitteena on hidastaa tämän ilmiön haitallisia vaikutuksia maailmanlaajuisesti, kansallisesti sekäkunnallisella tasolla. Tässä työssä on selvitetty, kuinka kunnallinen kasvihuonekaasupäästölaskenta toteutetaan ja voidaanko siitä saada luotettavia tuloksia. Lisäksi tulosten pohjalta on laadittu kunnallinen kasvihuonekaasupäästöjen kehitysennuste sekä toimenpide-ehdotus päästöjen leikkaamiseksi. Esimerkkikuntana on Lappeenrannan kaupunki ja päästölaskenta on kohdistettu vuoteen 2004. Lappeenrannan kaupungin alueen kasvihuonekaasupäästöt vuonna 2004 olivat 1 156 500 tonnia hiilidioksidiekvivalenttia. Alueen luonnon nieluvaikutus oli 23 500 tonnia hiilidioksidiekvivalenttia. Laskennassa käytetty aineisto, eli yritysten ja kunnallisten toimintojen päästö- ja polttoainetiedot, saatiin kirjallisuudesta, virallislähteistä sekä henkilökohtaisina tiedonantoina. Laskentaohjelmistona käytettiin Suomen Kuntaliiton kehittämää Excel-pohjaista kasvihuonekaasu-ja energiataseohjelmisto KASVENER:ia. Työssä on osoitettu, että kasvihuonekaasupäästölaskennan tarkkuus ja onnistuminen ovat riippuvaisia käytettävissä olevista resursseista, ennen kaikkea laskennan lähtötietojen laajuudesta ja tarkkuudesta. Laskentatuloksista selviää, että esimerkkikunnan kasvihuonekaasupäästöt ovat kasvaneet Suomen keskiarvoa vastaavalla tavalla. Toimenpide-ehdotuksia listatessa kävi lisäksi ilmi, että kasvihuonekaasupäästöjen leikkaaminen on melko helppoa olemassa olevalla teknologialla tiettyyn pisteeseen asti. Isompien tavoitteiden saavuttaminen edellyttää laajamittaisia investointeja ja kunnan infrastruktuurin muuttamista.

Teknisten häiriöiden analysoinnin toimintamalli paperitehtaan kunnossapidossa

Tässä diplomityössä tarkastellaan käyttökokemustietojen ja erityisesti häiriötietojen analysoinnin käyttömahdollisuuksia käyttövarmuuden ja kunnossapidon kehittämisessä. Työn tavoitteena on löytää sopiva toimintamalli häiriötietojen kirjaamiseen ja analysointiin kohdeorganisaatiossa. Työn teoriaosassa tarkastellaan kunnossapitoon ja käyttövarmuuteen liittyviä tekijöitä yleisesti. Lisäksi tarkastellaankunnossapidon ja käyttövarmuuden kehittämiseen ja optimointiin liittyviä malleja. Erityisesti tarkastellaan käyttökokemustietojen kirjaamista ja analysointia. Esimerkkinä käydään lyhyesti läpi käyttökokemustietojen hyödyntäminen kaasu- ja öljyteollisuudessa. Työn empiriaosassa kartoitetaan ja arvioidaan kohdeorganisaation käyttökokemustietojen kirjausten ja analysoinnin nykytilaa. Tässä yhteydessä käydään läpi käytössä olevan toiminnanohjaus- ja raportointijärjestelmän ominaisuudet tietojen hyödyntämisen kannalta. Työn lopputuloksena suositellaan kehitystoimenpiteitä tietojen kirjaamisen ja analysoinnin käytäntöihin ja toiminnanohjausjärjestelmän työkaluihin liittyen.

Microgrids and their operations

Interconnection of loads and small size generation forms a new type of distribution systems, the Microgrid. The microgrids can be operated together with the utility grid or be operated autonomously in an island. Thesesmall grids present a new paradigm of the construction of the low voltage distribution systems. The microgrids in the distribution systems can become small, controllable units, which immediately react to the system's changes. Along with that the microgrids can realize the special properties, such as increasing the reliability, reducing losses, voltage sag correction, uninterruptible supplying. The goals of the thesis are to explain the principles of the microgrid's functioning, to clarify the main ideas and positive features of the microgrids, to find out and prove their advantages and explain why they are so popular nowadays all over the world. The practical aims of the thesis are to construct and build a test setup of a microgrid based on two inverters from SMA Technologie AG in the laboratory and to test all the main modes and parameters of the microgrid's operating. Also the purpose of the thesis is to test the main component of the microgrid - the battery inverter which controls allthe processes and energy flows inside a microgrid and communicates with the main grid. Based on received data the main contribution of the thesis consists of the estimation of the established microgrid from the reliability, economy and simplicity of operating points of view and evaluation ofthe advisability of its use in different conditions. Moreover, the thesis assumes to give the recommendations and advice for the future investigations of the built system.

Magazine publishers and their online strategies

It seems as if magazine publishers have only haphazardly listed multiple goals for their websites, and have not carefully reflectedon how to achieve them. We present a framework for defining a magazine's onlinestrategy based on previous studies and on secondary data from the industry. We identify three steps in the strategy process. The first is to determine whether the magazine would actually benefit from online presence: although most magazines will never make money from their websites, a web presence may still be justified. The second step is to choose an optimal online strategy that matches the magazine's competitive strategy. Finally, we argue that magazine publishers should carefully consider to what extent they should allow their readers to be involvedin the web pages. This interactivity could be seen as a key factor in exploiting the unique nature of the Internet. It is our understanding that virtual communities could, at best, be a way of creating more value for a magazine's readers, advertisers and editors, alike. We formulate a typology of five different onlinebusiness concepts for magazines based on these three strategic steps.

Esiselvitys puupolttoaineen jalostamisesta torrefiointitekniikalla

Fossiilisten polttoaineiden käytöstä aiheutuvia kasvihuonekaasupäästöjä pyritään vähentämään EU:ssa mm. päästökaupan avulla. Uusiutumattomien polttoaineiden tilalle kehitetään biopolttoaineita, joita voidaan hyödyntää olemassa olevien voimalaitosten polttolaitteistoilla. Biopolttoaineiden etuna on, ettäniiden ei katsota lisäävän hiilidioksidipäästöjä, koska biomassa sitoo itseensä kasvaessaan poltossa vapautuvan määrän hiiltä. Eräs kiinnostavimmista jalostetuista biopolttoaineista on torrefioitu puu, joka vastaa useimmilta ominaisuuksiltaan kivihiiltä ja jota voidaan käyttää hiilivoimalaitoksissa ilman laitteistomuutoksia. Torrefiointi on puun eräänlaista paistamista hapettomissa olosuhteissa 250-270ºC:ssa, jolloin siitä saadaanpoistettua vesi ja osa haihtuvista aineista. Puun väri muuttuu suklaanruskeaksi, se kevenee, ei savuta poltettaessa, hylkii vettä, jauhautuu hyvin sekä sillä on pienet hiukkaspäästöt. Käsitellyn puun ominaisuudet muuttuvat säilyvyydeltään ja käyttöominaisuuksiltaan merkittävästi raaka-aineeseen verrattuna. Torrefioinnilla saavutetaan puulle polttoainekäytön kannalta myös paremmat ja kestävämmät ominaisuudet kuin hiiltämällä. Torrefiointiprosessia on tutkittu jonkin verran ja torrefioidun biomassan polttoa voimalaitosmittakaavassa on kokeiltu pienessä mittakaavassa. Torrefioitu materiaali on alhaisen tiheytensä vuoksi hankalaa ja kallista kuljettaa,joten sen tiheyttä tulee nostaa kuljetuksia varten tiivistämällä esim.pelletöimällä. Torrefionti yhdistettynä pelletöintiin on parhaimmillaan kilpailukykyinen vaihtoehto, kun kivihiiltä korvaavaa biomassaa jalostetaan kaukana käyttöpaikasta ja kuljetetaan irtotavarana aluskuljetuksina. Torrefioitua puuta on tiettävästi poltettu vain hollantilaisessa voimalaitoksessa. Tässä esiselvityksessä kootun tiedon perusteella torrefioidun puupolttoaineen tuottamiseen Suomen olosuhteissa arvioidaan olevan teknis-taloudellisia mahdollisuuksia. Kuitenkin torrefiointiprosessin soveltaminen suomen olosuhteisiin ja kotimaisiin raakaaineisiin vaatii panostusta jatkotutkimukseen ennen varsinaiseen toteutusvaiheeseen siirtymistä.

Predicting diffusion of innovations with self-organisation and machine learning

The main subject of this master's thesis was predicting diffusion of innovations. The prediction was done in a special case: product has been available in some countries, and based on its diffusion in those countries the prediction is done for other countries. The prediction was based on finding similar countries with Self-Organizing Map~(SOM), using parameters of countries. Parameters included various economical and social key figures. SOM was optimised for different products using two different methods: (a) by adding diffusion information of products to the country parameters, and (b) by weighting the country parameters based on their importance for the diffusion of different products. A novel method using Differential Evolution (DE) was developed to solve the latter, highly non-linear optimisation problem. Results were fairly good. The prediction method seems to be on a solid theoretical foundation. The results based on country data were good. Instead, optimisation for different products did not generally offer clear benefit, but in some cases the improvement was clearly noticeable. The weights found for the parameters of the countries with the developed SOM optimisation method were interesting, and most of them could be explained by properties of the products.

Säästämispalveluiden henkilöasiakasmarkkinoiden segmentointi - Case: Merita Pankki Oyj

Tutkielman tavoitteena on säästämiskäyttäytymisen tutkiminen ja tarpeet tunnistavan segmentoinnin suorittaminen. Tavoitteena on muodostaa syvällinen näkemys säästämispalveluiden asiakkaista. Segmentointi perustetaan käyttäytymiselle. Tutkielma koostuu teoreettisesta ja empiirisestä osiosta. Teoreettinen osio on kirjoituspöytätutkimusta, jonka tietolähteinä ovat teoriakirjallisuuden lisäksi aiemmat tutkimukset pankkikäyttäytymisestä. Empiirisen osion aineisto on tilastollinen data 96 502 Merita Pankin asiakkaasta. Segmentointi suoritetaan K-klusterianalyysilla ja tuloksia tarkastellaan ristiintaulukoimalla. Tutkimus osoittaa säästämiskäyttäytymisen saavan erilaisia muotoja markkinoilla. Käyttäytymiselle perustuvalla segmentoinnilla syntyy viiden erilaisen säästäjätyypin profiilit. Tarkastelemalla tarjottuja palveluita ja asiakkaiden palvelukokonaisuuksia rinnakkain voidaan tunnistaa asiakkaiden tarpeita. Säästämispalveluiden markkinoiden yksityiskohtaisten tarpeiden tunnistamiseen tarvitaan tutkielmassa käytettyjen tietojen lisäksi kvantitatiivista tietoa asiakkaiden elämänkaaresta ja säästämisen tavoitteesta.