Cohesion Metrics for Improving Software Quality

Abstract Software product metrics aim at measuring the quality of software. Modu- larity is an essential factor in software quality. In this work, metrics related to modularity and especially cohesion of the modules, are considered. The existing metrics are evaluated, and several new alternatives are proposed. The idea of cohesion of modules is that a module or a class should consist of related parts. The closely related principle of coupling says that the relationships between modules should be minimized. First, internal cohesion metrics are considered. The relations that are internal to classes are shown to be useless for quality measurement. Second, we consider external relationships for cohesion. A detailed analysis using design patterns and refactorings confirms that external cohesion is a better quality indicator than internal. Third, motivated by the successes (and problems) of external cohesion metrics, another kind of metric is proposed that represents the quality of modularity of software. This metric can be applied to refactorings related to classes, resulting in a refactoring suggestion system. To describe the metrics formally, a notation for programs is developed. Because of the recursive nature of programming languages, the properties of programs are most compactly represented using grammars and formal lan- guages. Also the tools that were used for metrics calculation are described.

Opening words

Presentation at the seminar "Publishers and Funders for OA in Finland", Helsinki, May 24, 2016

Remote Observation of Radioactive Permit-Required Confined Spaces – Case: Posiva Oy’s Fuel Handling Cell

Posiva Oy’s final disposal facility’s encapsulation plant will start to operate in the 2020s. Once the operation starts, the facility is designed to run more than a hundred years. The encapsulation plant will be first of its kind in the world, being part of the solution to solve a global issue of final disposal of nuclear waste. In the encapsulation plant’s fuel handling cell the spent nuclear fuel will be processed to be deposited into the Finnish bedrock, into ONKALO. In the fuel handling cell, the environment is highly radioactive forming a permit-required enclosed space. Remote observation is needed in order to monitor the fuel handling process. The purpose of this thesis is to map (Part I) and compare (Part II) remote observation methods to observe Posiva Oy’s fuel handling cell’s process, and provide a possible theoretical solution for this case. Secondary purpose for this thesis is to provide resources for other remote observation cases, as well as to inform about possible future technology to enable readiness in the design of the encapsulation plant. The approach was to theoretically analyze the mapped remote observation methods. Firstly, the methods were filtered by three environmental challenges. These are the high levels of radiation, the permit-required confined space and the hundred year timespan. Secondly, the most promising methods were selected by the experts designing the facility. Thirdly, a customized feasibility analysis was created and performed on the selected methods to rank the methods with scores. The results are the mapped methods and the feasibility analysis scores. The three highest scoring methods were radiation tolerant camera, fiberscope and audio feed. A combination of these three methods was given as a possible theoretical solution for this case. As this case is first in the world, remote observation methods for it had not been thoroughly researched. The findings in this thesis will act as initial data for the design of the fuel handling cell’s remote observation systems and can potentially effect on the overall design of the facility by providing unique and case specific information. In addition, this thesis could provide resources for other remote observation cases.

Takuukustannusten määrittäminen sekä takuuaikaisten petosten kustannukset

Työn tavoitteena on selventää takuun yleisiä periaatteita ja esittää lukijalle kattavasti erilaiset takuumallit ja -politiikat. Tavoitteena on, että lukija ymmärtää takuun osana isompaa kokonaisuutta ja kuinka takuuta voidaan käyttää markkinoinnin keinona. Työssä tuodaan esille myös takuuaikaisten petosten ominaispiirteitä, sekä pohditaan takuuaikaisten petosten aiheuttamia kustannuksia. Työ on kirjallisuuskatsaus, joka on laadittu pääosin takuuta ja takuukustannuksia käsittelevän kirjallisuuden sekä aiheeseen liittyvien tieteellisten artikkeleiden pohjalta. Petoksista on hyvin vähän löydettävissä tieteellisiä julkaisuja, joten petosten ja niiden kustannusten käsittely pohjautuu pääasiassa uutisiin ja erilaisiin aihetta käsitteleviin ammatillisiin internetlähteisiin. Tuloksena voidaan todeta takuun ja takuukustannusten olevan hyvin monipuolinen ja haastava kokonaisuus. Yrityksille onkin tärkeää hallita tuotteidensa takuita ja tarkkailla niistä aiheutuneita kustannuksia. Toisaalta yrityksille avautuu takuun kautta loistavia mahdollisuuksia parantaa myyntiään, jos takuuta saadaan käytettyä markkinoinnissa apuna. Takuun ja hinnan optimointi on monimutkaisista malleista johtuen haastavaa, mutta toisaalta niillä voidaan saavuttaa merkittävää kilpailuetua kilpailijoihin nähden. Takuukustannusten ymmärtäminen ja hallitseminen vaatii paljon resursseja ja matemaattisten mallien käyttö on haastavaa ja siksi yritysten täytyy tehdä kompromisseja resurssien käytön suhteen. Lisäksi petosten todettiin aiheuttavan vuosittain merkittävästi kustannuksia valmistajille. Joidenkin lähteiden mukaan jopa 10–15% takuukustannuksista on petoksellisesti aiheutettuja.

Hybridituotannonohjauksen määrittäminen ja toteutusmallit

Kandidaatintyön tarkoituksena on tarkastella hybridituotannonohjausmallin muodostamista sekä käytännön toteutusta kirjallisten lähteiden pohjalta. Työ pyrkii soveltamaan kirjallisuuskatsausta ikkuna- ja ovivalmistukseen. Soveltavan osuuden tavoitteena on selvittää pystytäänkö alalla hyödyntämään hybridituotannonohjausta ja miten sen mahdollinen toteutus tapahtuisi. Kirjallisuudesta selviää kuinka tuotteet jaotellaan tuotannonohjausmuotoihin ja millä mahdollisilla malleilla hybridituotantoa voidaan ohjata käytännössä. Kandidaatintyön soveltavaan osaan kuuluu ikkuna- ja ovivalmistajille lähetettävä kysely, jonka tavoitteena on selvittää miten tuotantoa ohjataan ja mitkä tekijät vaikuttavat tuotannonohjausmuodon valintaan. Tuloksista selviää, että suomalaiset ikkunavalmistajat valmistavat tuotteensa tilausohjautuvasti, koska tuotevariaatioiden määrä on korkea ja asiakkaiden toimitusaikavaatimukset mahdollistavat pidemmät toimitusajat. Tästä syystä esimerkkiyritykseksi valikoitui kiinalainen ovivalmistaja, joka ohjaa tuotantoaan varasto-ohjautuvasti. Kandidaatintyön soveltavasta osiosta selvisi, että tällaisessa tapauksessa hybridituotannonohjauksen keinoin voidaan saavuttaa säästöjä varastonpitokustannuksissa ilman, että toimitusajat kasvavat asiakkaan kannalta liikaa. Kandidaatintyön tuloksia ei kuitenkaan voida soveltaa automaattisesti koko alalle yrityskohtaisten erojen takia, jonka takia hybridituotannon soveltuvuus tulisi aina tarkastella yrityskohtaisesti. Mikäli yritys valmistaa edes osan tuotannostaan varasto-ohjautuvasti, on mahdollista että hybridituotannonohjauksella voidaan saada aikaan säästöjä varastonpitokustannuksissa.

Dynamic Workload Parallelization and System Calibration on Single-Chip Cloud Computer

Many-core systems are emerging from the need of more computational power and power efficiency. However there are many issues which still revolve around the many-core systems. These systems need specialized software before they can be fully utilized and the hardware itself may differ from the conventional computational systems. To gain efficiency from many-core system, programs need to be parallelized. In many-core systems the cores are small and less powerful than cores used in traditional computing, so running a conventional program is not an efficient option. Also in Network-on-Chip based processors the network might get congested and the cores might work at different speeds. In this thesis is, a dynamic load balancing method is proposed and tested on Intel 48-core Single-Chip Cloud Computer by parallelizing a fault simulator. The maximum speedup is difficult to obtain due to severe bottlenecks in the system. In order to exploit all the available parallelism of the Single-Chip Cloud Computer, a runtime approach capable of dynamically balancing the load during the fault simulation process is used. The proposed dynamic fault simulation approach on the Single-Chip Cloud Computer shows up to 45X speedup compared to a serial fault simulation approach. Many-core systems can draw enormous amounts of power, and if this power is not controlled properly, the system might get damaged. One way to manage power is to set power budget for the system. But if this power is drawn by just few cores of the many, these few cores get extremely hot and might get damaged. Due to increase in power density multiple thermal sensors are deployed on the chip area to provide realtime temperature feedback for thermal management techniques. Thermal sensor accuracy is extremely prone to intra-die process variation and aging phenomena. These factors lead to a situation where thermal sensor values drift from the nominal values. This necessitates efficient calibration techniques to be applied before the sensor values are used. In addition, in modern many-core systems cores have support for dynamic voltage and frequency scaling. Thermal sensors located on cores are sensitive to the core's current voltage level, meaning that dedicated calibration is needed for each voltage level. In this thesis a general-purpose software-based auto-calibration approach is also proposed for thermal sensors to calibrate thermal sensors on different range of voltages.

Ilmiöiden automaattinen ennustaminen hakukonetilastojen avulla

Web-hakukoneiden merkitys tiedonhaussa on noussut merkittävään asemaan viimeisten vuosikymmenten aikana. Vaikka tiedonhaku hakukoneella on hyvin suoraviivaista, ihmiset käyttäytyvät hakukoneissa eri tavoilla. Tämän tutkielman aiheena on tutkia ihmisten hakukonekäyttäytymistä ja yrittää löytää tapoja hyödyntää näitä tutkimustuloksia. Tutkielmassa käytetään aineistona keskeisiä hakukoneiden perusteita käsitteleviä teoksia, joiden avulla käydään läpi hakukoneiden toimintalogiikkaa sekä hakukonetilastojen hyödyntämismahdollisuuksista löytyvää kirjallisuutta. Tutkielman tutkimusosuus hyödyntää Googlen tarjoamia työkaluja, joiden avulla päästään käsiksi ihmisten hakukonekäyttäytymiseen avainsanojen ja näiden hakuajankohtien osalta. Tutkimusosuudessa aiheena on ennustaa vuoden 2015 eduskuntavaalien viiden suurimman puolueen ääniosuudet. Ennustus tehtiin tutkimalla ihmisten hakukonekäyttäytymistä viiden edeltävän vaalin aikana ja suhteuttamalla nämä käyttäytymismallit tiedettyihin vaalituloksiin. Tehtiin hypoteesi, että suurempi hakuvolyymi johtaa suurempaan ääniosuuteen ja valittiin lineaarinen regressio ennustusmalliksi. Ennustusmalli toimi hyvin ja keskimääräinen virhemarginaali ääniosuuden ennustuksessa oli 2,90 %-yksikköä. Perussuomalaisten tulos oli yllätyksellinen ja ilman sitä ennustuksen keskimääräinen virhemarginaali oli 1,34 %-yksikköä. Tutkimustulosten perusteella nähdään hakukonetutkimusten potentiaali. Vaikka vaalitulosten ennustamiseen käytetty tietomäärä oli hyvin suppea, saatiin silti aikaan julkaisukelpoisia tuloksia. Näiden tulosten mukaan näyttää siltä, että Googlen hakutilastojen avulla on mahdollista ennustaa ihmisten valinnoista riippuvia nykymaailman tapahtumia lähitulevaisuuteen.

LUOKANOPETTAJAOPISKELIJOIDEN OPPIMISTULOKSET JA DIDAKTISET RATKAISUT Opettajajohtoinen opetus ja opetusvideon käyttö käsityön opetuksessa

Tieto- ja viestintätekniikan kehittyessä, on tarpeen tutkia aihetta opettamisen näkökulmasta. Tutkimuksessa on tutkittu erityisesti opetusvideota ja verrattu sen käyttöä opetusmenetelmä opettajajohtoiseen opetukseen. Aiemmissa tutkimuksissa opetusvideoiden on todettu muun muassa tukevan ongelmalähtöistä oppimista ((Mason ym.2013) ja vapauttavan aikaa oppitunneilla (Yu ym. 2012). Oppimistuloksien näkökulmasta on tutkimustietoa, jossa videot toimivat juuri rakenteensa vuoksi, mutta yhtäältä oppimistulokset eivät ole juuri parempia, eikä niiden käytössä yksinään ole järkeä (Yousef ym. 2014) Tutkittavana oppinaineena oli käsityö ja opetettavana aiheena pintakäsittely. Tutkimusongelmina selvitettiin opetusmenetelmän yhteyttä oppimistuloksiin ja oppimisen pitkäaikaisuutta. Toisena ongelmana tutkittiin opiskelijoiden didaktisia ratkaisuja. Tutkimusjoukko muodostettiin ensimmäisen vuoden luokanopettajaopiskelijoista, jotka jaettiin kahteen ryhmään saadun opetuksen mukaan. Tutkimusjoukon kooksi muodostui 95 opiskelijaa. Annetun opetuksen jälkeen opiskelijoille pidettiin saman opetuskerran lopuksi koe, jonka tuloksia vertailtiin tilastollisesti. Sama koe toistettiin kahden kuukauden kuluttua opitun muistamisen selvittämiseksi. Didaktisten ratkaisujen selvittämiseksi opiskelijoiden tuli kertoa, kuinka he opettaisivat pintakäsittelyä oppilaille. Vastaukset käsiteltiin laadullisesti sisällönanalyysin avulla. Opettajajohtoisen opetuksen saanut ryhmä saavutti hieman paremmat oppimistulokset, mutta ero ei ollut merkittävä. Didaktisissa ratkaisussa opiskelijat olivat jonkin verran alttiita noudattamaan saadun opetuksen mukaista opetusta. Ratkaisujen laatuun opetusmenetelmällä ei ollut yhteyttä. Tutkimuksen perusteella ei voi nostaa kumpaakaan menetelmää toisen ohi. Opettajankoulutuksen näkökulmasta opiskelijoille on tarjottava mahdollisimman kattava kuva opetusmenetelmien kirjosta

Saatana peilissä – 1990-luvun suomalainen saatananpalvontadiskurssi osana folklorea ja kollektiivista mielikuvamaailmaa

Tutkielman aihe on saatananpalvontadiskurssi 1990-luvun Suomessa, sen yhteydet folkloreen ja kollektiiviseen mielikuvamaailmaan (popular imagination), sekä sen rakentuminen ja leviäminen kansanomaisten asiantuntijoiden ja median avulla. Tutkielman ydinkysymykset ovat: mitä evankelikaaliseen aineistoon perustuva saatananpalvontadiskurssi sisältää, miten sitä on rakennettu ja levitetty ja miksi näin on tehty? Tutkimusaineistona ovat Pat Pullingin kirja Noidankehässä (1993), Marja-Liisa Huhdan Saatana kutsuu minua -videokasetti (1994), Riku Rinteen kirjat Syvyyden kuilusta (1994), Pimeys väistyy (1996), Varo Vihollinen! Jumalan pyörremyrsky on tulossa (1999), Keijo Ahorinnan kirja Saatananpalvonnan monet kasvot (1997), sekä lehtiartikkeleita 1990-luvulta. Tutkimuksessa käy ilmi, että evankelikaalisten toimijoiden luomia saatananpalvontatarinoita on levitetty, pidetty ajankohtaisena ja välitetty valtavirtamediaan itseoppineiden asiantuntijoiden toimesta. Kun valtavirtamedia on legitimoinut tarinat, ovat ne palautuneet evankelikaaliseen aineistoon todentuneina. Leviämistä ovat edesauttaneet evankelikaalisen aineiston ja median esittämien tarinoiden synnyttämät huhut, joiden johdosta saatananpalvontadiskurssi on alkanut elää kollektiivisessa mielikuvamaailmassa. Voidakseen levitä ja pysyä ajankohtaisina, tarinoiden tulee sisältää riittävän yksinkertaisia ja voimakkaita aineksia. Saatananpalvontadiskurssissa nämä vaatimukset toteutuvat erityisen selvästi. Saatananpalvoja on hahmona vahvasti kansanperinteen mukainen.