Atomikerroskasvatuksen soveltaminen kemiantekniikassa

Tässä kirjallisuustyössä tutkittiin atomikerroskasvatuksen (ALD) soveltamista kemiantekniikassa. Työn alussa kerrottiin atomikerroskasvatuksesta, sen toimintaperiaatteista ja prosessitekniikasta. Tämän jälkeen tutkittiin viittä eri kemiantekniikan sovellusta, jotka olivat polymeerien pinnoittaminen, heterogeenisten katalyyttien syntetisointi, membraanien modifiointi, korroosionesto ja kaasunilmaisimet. ALD on ohutkalvotekniikka, jolla voidaan valmistaa nanometrin tai jopa Ångströmin (1 Å = 0.1 nm) tarkkuudella epäorgaanisia materiaalikerroksia, jotka yleensä ovat metallioksideja, kuten alumiinioksidi. ALD perustuu kaasu-kiintoainereaktioihin, joissa kaasumaiset kemialliset prekursorit reagoivat vuorotellen kasvualustan kanssa. Tyypilliset prekursorit ovat metalliligandi ja vesi, joka on yleisin hapen lähde ALD-reaktioissa. ALD−reaktiot suoritetaan yleensä matalassa paineessa (100−200 Pa) ja korkeassa lämpötilassa (200–400 °C) suljetussa reaktorikammiossa. ALD-prosesseissa voidaan hyödyntää myös plasmaa alentamaan reaktiolämpötiloja. Plasman avulla prekursoreista luodaan hyvin reaktiivisia radikaaleja, jotka voivat reagoida jopa huoneenlämmössä. Lämpöherkkiä polymeerejä voidaan pinnoittaa ohutkalvoilla, joilla voidaan lisätä esimerkiksi pakkausmateriaalien suojaa happea ja vesihöyryä vastaan. ALD:llä voidaan syntetisoida tarkasti nanomittakaavan heterogeenisiä katalyyttejä, joilla on korkea dispersio tukimateriaalin pinnalla. ALD:n avulla voidaan säästää katalyyttimateriaalia menettämättä katalyytin aktiivisuutta, mikä on tärkeää monien katalyyttisovellusten taloudellisuuden kannalta, esimerkiksi polttokennot. ALD soveltuu hyvin membraanien modifiointiin, koska kaasumaiset prekursorit leviävät tasaisesti membraanin huokosiin. Membraanien pinnoittamisella pyritään vaikuttamaan, selektiivisyyteen, hydrofiilisyyteen, liuotinkestävyyteen, huokoskokoon ja sen jakaumaan. Lisäksi membraaneja voidaan pinnoittaa katalyyttisillä ohutkalvoilla, mikä on tärkeää nanoreaktoreiden kehityksen kannalta. ALD:llä voidaan pinnoittaa esimerkiksi terästä, ja vähentää täten teräksen korroosiota. Puolijohtavia metallioksideja voidaan käyttää kaasunilmaisimina, joiden valmistuksessa ALD:n tarkkuudesta on suurta hyötyä.

Software for design of experiments and response modelling of cake ltration applications

Filtration is a widely used unit operation in chemical engineering. The huge variation in the properties of materials to be ltered makes the study of ltration a challenging task. One of the objectives of this thesis was to show that conventional ltration theories are di cult to use when the system to be modelled contains all of the stages and features that are present in a complete solid/liquid separation process. Furthermore, most of the ltration theories require experimental work to be performed in order to obtain critical parameters required by the theoretical models. Creating a good overall understanding of how the variables a ect the nal product in ltration is somewhat impossible on a purely theoretical basis. The complexity of solid/liquid separation processes require experimental work and when tests are needed, it is advisable to use experimental design techniques so that the goals can be achieved. The statistical design of experiments provides the necessary tools for recognising the e ects of variables. It also helps to perform experimental work more economically. Design of experiments is a prerequisite for creating empirical models that can describe how the measured response is related to the changes in the values of the variable. A software package was developed that provides a ltration practitioner with experimental designs and calculates the parameters for linear regression models, along with the graphical representation of the responses. The developed software consists of two software modules. These modules are LTDoE and LTRead. The LTDoE module is used to create experimental designs for di erent lter types. The lter types considered in the software are automatic vertical pressure lter, double-sided vertical pressure lter, horizontal membrane lter press, vacuum belt lter and ceramic capillary action disc lter. It is also possible to create experimental designs for those cases where the variables are totally user de ned, say for a customized ltration cycle or di erent piece of equipment. The LTRead-module is used to read the experimental data gathered from the experiments, to analyse the data and to create models for each of the measured responses. Introducing the structure of the software more in detail and showing some of the practical applications is the main part of this thesis. This approach to the study of cake ltration processes, as presented in this thesis, has been shown to have good practical value when making ltration tests.

Liikennebiokaasun tuotannon ja käytön ulkoiset kustannukset Pohjois-Karjalassa

Työn tavoitteena oli selvittää liikennebiokaasuntuotannon ja käytön vaikutus liikenteen ulkoi-siin kustannuksiin Pohjois-Karjalassa. Biokaasua tuotetaan Joensuussa Kuhasalon jäteveden-puhdistamolla sekä Kontiosuon jäteasemalla, Kiteellä biokaasua tuotetaan BioKympin yh-teismädätyslaitoksessa. Lisäksi laskennassa huomioitiin yhden maatilakokoluokan biokaasun-tuotanto. Työssä selvitettiin kaksi skenaariota liikennebiokaasun tuotantomääräksi vuodelle 2015. Liikennebiokaasua voitaisiin tuottaa optimiskenaarion mukaan 3 426 MWh ja maksimi-tuotantoskenaarion mukaan 21 532 MWh. Liikennebiokaasun käytön vaikutukset liikenteen päästöihin laskettiin vuodelle 2015 ja vuo-delle 2020, jolloin liikennebiokaasua käytettäisiin 10 % liikenteen energiantarpeesta Pohjois-Karjalassa. Hiilidioksidipäästöt vähenevät vuoden 2020 tilanteessa samassa suhteessa kuin liikennebiokaasu korvaa fossiilisia polttoaineita. Muista päästöistä merkittävimmät päästövä-hennykset saatiin kun vuoden 2010 dieselautot muutettaisiin biokaasuautoiksi, tällöin hiuk-kaspäästöt alenisivat jopa 18 % vuoden 2010 päästöistä. Lisäksi selvitettiin liikenteen päästöjen pienenemisen vaikutus liikenteen aiheuttamiin ulkoisiin kustannuksiin. Laskettavat ulkoiset kustannukset olivat ilmastonmuutos, pakokaasupäästöt sekä energiariippuvuus. Pakokaasupäästöjen aiheuttamat ulkoiset kustannukset olivat vuonna 2010 noin 7 miljoonaa euroa. Liikennebiokaasua käyttävästä ajoneuvotyypistä riippuen ulkoiset kustannukset laskevat vuoden 2020 tilanteessa 10–16 % vuoden 2010 kustannuksista. Ilmastonmuutoksen ulkoiset kustannukset vuodelle 2010 olivat 9,5 miljoonaa euroa. Biokaasun käytön avulla kustannuksissa voitaisiin säästää 910 000 euroa vuonna 2020. Ener-giariippuvuuden hinta öljynkäytöstä oli vuonna 2010 noin 4,2 miljoonaa euroa ja vuonna 2020 kustannukset voisivat laskea 450 000 euroa.

Software for design of experiments and response modelling of cake filtration applications

Filtration is a widely used unit operation in chemical engineering. The huge variation in the properties of materials to be ltered makes the study of ltration a challenging task. One of the objectives of this thesis was to show that conventional ltration theories are di cult to use when the system to be modelled contains all of the stages and features that are present in a complete solid/liquid separation process. Furthermore, most of the ltration theories require experimental work to be performed in order to obtain critical parameters required by the theoretical models. Creating a good overall understanding of how the variables a ect the nal product in ltration is somewhat impossible on a purely theoretical basis. The complexity of solid/liquid separation processes require experimental work and when tests are needed, it is advisable to use experimental design techniques so that the goals can be achieved. The statistical design of experiments provides the necessary tools for recognising the e ects of variables. It also helps to perform experimental work more economically. Design of experiments is a prerequisite for creating empirical models that can describe how the measured response is related to the changes in the values of the variable. A software package was developed that provides a ltration practitioner with experimental designs and calculates the parameters for linear regression models, along with the graphical representation of the responses. The developed software consists of two software modules. These modules are LTDoE and LTRead. The LTDoE module is used to create experimental designs for di erent lter types. The lter types considered in the software are automatic vertical pressure lter, double-sided vertical pressure lter, horizontal membrane lter press, vacuum belt lter and ceramic capillary action disc lter. It is also possible to create experimental designs for those cases where the variables are totally user de ned, say for a customized ltration cycle or di erent piece of equipment. The LTRead-module is used to read the experimental data gathered from the experiments, to analyse the data and to create models for each of the measured responses. Introducing the structure of the software more in detail and showing some of the practical applications is the main part of this thesis. This approach to the study of cake ltration processes, as presented in this thesis, has been shown to have good practical value when making ltration tests.

Software Development Process Modeling. Developers Perspective to Contemporary Modeling Techniques

Formal software development processes and well-defined development methodologies are nowadays seen as the definite way to produce high-quality software within time-limits and budgets. The variety of such high-level methodologies is huge ranging from rigorous process frameworks like CMMI and RUP to more lightweight agile methodologies. The need for managing this variety and the fact that practically every software development organization has its own unique set of development processes and methods have created a profession of software process engineers. Different kinds of informal and formal software process modeling languages are essential tools for process engineers. These are used to define processes in a way which allows easy management of processes, for example process dissemination, process tailoring and process enactment. The process modeling languages are usually used as a tool for process engineering where the main focus is on the processes themselves. This dissertation has a different emphasis. The dissertation analyses modern software development process modeling from the software developers’ point of view. The goal of the dissertation is to investigate whether the software process modeling and the software process models aid software developers in their day-to-day work and what are the main mechanisms for this. The focus of the work is on the Software Process Engineering Metamodel (SPEM) framework which is currently one of the most influential process modeling notations in software engineering. The research theme is elaborated through six scientific articles which represent the dissertation research done with process modeling during an approximately five year period. The research follows the classical engineering research discipline where the current situation is analyzed, a potentially better solution is developed and finally its implications are analyzed. The research applies a variety of different research techniques ranging from literature surveys to qualitative studies done amongst software practitioners. The key finding of the dissertation is that software process modeling notations and techniques are usually developed in process engineering terms. As a consequence the connection between the process models and actual development work is loose. In addition, the modeling standards like SPEM are partially incomplete when it comes to pragmatic process modeling needs, like light-weight modeling and combining pre-defined process components. This leads to a situation, where the full potential of process modeling techniques for aiding the daily development activities can not be achieved. Despite these difficulties the dissertation shows that it is possible to use modeling standards like SPEM to aid software developers in their work. The dissertation presents a light-weight modeling technique, which software development teams can use to quickly analyze their work practices in a more objective manner. The dissertation also shows how process modeling can be used to more easily compare different software development situations and to analyze their differences in a systematic way. Models also help to share this knowledge with others. A qualitative study done amongst Finnish software practitioners verifies the conclusions of other studies in the dissertation. Although processes and development methodologies are seen as an essential part of software development, the process modeling techniques are rarely used during the daily development work. However, the potential of these techniques intrigues the practitioners. As a conclusion the dissertation shows that process modeling techniques, most commonly used as tools for process engineers, can also be used as tools for organizing the daily software development work. This work presents theoretical solutions for bringing the process modeling closer to the ground-level software development activities. These theories are proven feasible by presenting several case studies where the modeling techniques are used e.g. to find differences in the work methods of the members of a software team and to share the process knowledge to a wider audience.

0-visio - teoriasta käytännöksi : Varsinais-Suomen ja Satakunnan maakuntien liikenneturvallisuussuunnitelma 2012-2016

Liikenneturvallisuus syntyy eri osapuolten toiminnan ja yhteistyön tuloksena. Poliitikot päättävät yhteiskunnan suunnittelusta ja liikennejärjestelmästä, suunnittelijat toteuttavat poliitikkojen tekemiä päätöksiä, virkamiehet laativat lakiehdotuksia ja sääntöjä, ELY-keskus ja kunnat vastaavat teistä ja niiden kunnosta, poliisi valvoo liikennesääntöjen noudattamista, Liikenneturva tiedottaa ja kouluttaa, yritykset, yhteisöt ja yksityiset ihmiset tilaavat ja käyttävät kuljetuspalveluja ja kaikki kuntalaiset osallistuvat liikenteeseen. Liikenneturvallisuussuunnitelma toimii työkaluna Varsinais-Suomen ja Satakunnan liikenneturvallisuustyössä. Alueellisen liikenneturvallisuustyön nollavisio ja tavoitteet asetettiin valtakunnallisen liikenneturvallisuussuunnitelman, alueen nykytila-analyysin sekä suunnitelman laadinnan aikana sidosryhmien kanssa käydyn keskustelun pohjalta. Nollavision mukaan kenenkään ei tarvitse kuolla tai loukkaantua vakavasti liikenteessä. Lisäksi visiona on vastuullinen liikkuminen, joka myös koetaan turvalliseksi. Seitsemän kohdan ohjelmaan nollavision toteuttamiseksi on tiivistetty tärkeimmät toimet. Yksilöityihin toimenpiteisiin on kirjattu maankäytön suunnitteluun, kestävään liikkumiseen, liikenneympäristöön ja liikennekäyttäytymiseen liittyviä toimenpiteitä. Lisäksi liikenneturvallisuusyhteistyöhön kohdistuvia toimenpiteitä sisältyy suunnitelmaan. Toimenpiteiden toteuttamisen vastuu- ja yhteistyötahoja on useita. Toimenpiteet kohdistuvat alueen tielläliikkujiin, organisaatioihin ja päätöksentekijöihin. Pitkän aikavälin ja valtakunnallisen tason toimenpiteet edesauttavat liikenneturvallisuuden kehittymistä toivottuun suuntaan. Vaikutustarkastelu osoittaa, että asetettujen tavoitteiden saavuttaminen vaatii laajaa keinovalikoimaa, usean toimijan välistä yhteistyötä sekä resursseja liikenneturvallisuustyöhön. Tämä liikenneturvallisuussuunnitelma haastaa eri hallinnonalat, viranomaiset, järjestöt ja yritykset omalta osaltaan toteuttamaan toimia, jotka vievät kohti nollavisiota. Suunnitelman toteutuminen edellyttää, että sillä on kuntien ja päättäjien tuki. Varsinais-Suomen ja Satakunnan liikenteen tulevaisuus kehittyy suunnitelman mukaisesti, jos liikenteen vastuunkantajat sitoutuvat suunnitelman vision periaatteisiin ja pitävät elämää suojelevia arvoja toimintansa perustana.

Public and Private Sector Decision Makers Within the Rail Baltica Growth Corridor

Transport volumes have increased and will continue to increase in European Union. Even though the growth has not been equal between different transport modes. Most of the growth has been faced on road transport. European Union aims to balance the unbalanced market shares between the modes by gaining and supporting the competitiveness of railway and waterway transport. In EU railway transportation is seen as solution to increase safety in traffic and decrease the environmental impacts of transportation. The aim of this research is to figure out how it is possible to decrease the environmental impacts by the technology already in use. Main focus of this research is in intermodality and combining the road and railway transportation. This study aims also to figure out demands and expectations towards new Rail Baltica railway route connecting Tallinn and Berlin. The research is conducted by performing a literature review about decreasing environmental impacts and combining road and rail transport. Another viewpoint is taken from the possible effects of tourism to the passenger transport on rails. Knowledge gained by literature review is deepened by additional internet questionnaire study and expert interview study. In decreasing the environmental impacts of transportation electric trains are definitely the best option providing that the electricity is generated from renewable or carbon dioxide free sources. Decrease of environmental impacts has been reached also with acceptance of larger road transport vehicles. According to interviewed passenger transport experts, the whole route from Tallinn to Berlin may not be convenient to be used in passenger transport, just because the route is too long.. In EU freight is transported mainly with semi-trailer combinations, and that is why it could be logical if huckepack trains would be used on Rail Baltica. Huckepack train allows semi-trailers to be transported on rails with time efficient loading-unloading process. Overall, Rail Baltica project is experienced as a future-oriented one and new railway alignment is seen as great alternative option for transport modes using fossil fuels.

Yhdessä tuumin kohti turvallisempaa liikkumista : Loimaan seudun liikenneturvallisuussuunnitelma

Loimaan seudun liikenneturvallisuussuunnitelma on laadittu seudun kuntien ja Varsinais-Suomen ELY-keskuksen yhteistyönä. Liikenneturvallisuussuunnitelman tavoitteena on edistää kokonaisvaltaisella tavalla nykyistä vastuullisempaa ja turvallisuushakuisempaa liikkumista seudulla. Suunnitelmassa esitetyillä toimenpiteillä pyritään merkittävästi vähentämään seudulla tapahtuvien liikennekuolemien ja liikenteessä loukkaantuneiden määrää. Tavoitteena on myös edistää nykyistä kestävämpää liikkumista, jolla terveys- ja ympäristövaikutusten ohella on myönteinen vaikutus myös liikenneturvallisuuskehitykseen. Loimaan seudulla tapahtuu vuosittain keskimäärin viisi kuolemaan ja 70 loukkaantumiseen johtanutta onnettomuutta. Asukaslukuun suhteutettuna Loimaan seudulla tapahtuu selvästi enemmän henkilövahinko-onnettomuuksia kuin maakunnassa tai koko maassa keskimäärin. Myös liikenneonnettomuuksien vakavuusaste on maakunnan ja koko maan keskitasoa korkeampi. Kulkutavoittain tarkasteltuna korostuvat erityisesti henkilöauto-onnettomuudet. Liikennekuolemista peräti kolme neljäsosaa on tapahtunut autoilijoille. Ikäryhmittäin tarkasteltuna suurin onnettomuusriski on 15–24-vuotiailla, jotka muodostavat seudun liikenteen uhreista 39 prosenttia (ikäryhmän osuus seudun väestöstä on 11 prosenttia). Liikenneonnettomuuksista aiheutuu seudun kunnille vuosittain lähes kahdeksan miljoonan euron kustannukset – yli 200 euroa asukasta kohden. Nykytilan kuvausten pohjalta ja valtakunnalliset linjaukset huomioiden seudun liikenneturvallisuustyölle on asetettu pitkän aikavälin visio, määrälliset liikenneonnettomuuksien vähentämistavoitteet sekä lähivuosien toimintaa suuntaavat kärkitehtävät. Tavoitteiden mukaan seudun liikennekuolemien määrän tulee vähentyä nykyisestä viidestä hengestä1-2 henkeen vuoteen 2020 mennessä. Loukkaantumisten määrän tulee vähentyä nykyisestä 95 henkilöstä vähintään 71 henkilöön vuoteen 2020 mennessä (-25 %). Suunnitelmassa asetettujen tavoitteiden saavuttamiseen pyritään monipuolisen ja toimien vaikuttavuuden perusteella kohdennetun toimenpidejoukon keinoin sekä kehittämällä eri toimijoiden välistä yhteistyötä ja työnjakoa toimenpiteiden edistämisessä. Suunnitelmassa on esitetty 14 kärkitehtäväkokonaisuutta, joihin toiminta tulee vaikuttavuuden perusteella ensisijaisesti kohdistaa. Suunnitelman vaikutustenarvioinnin perusteella voidaan todeta, että keinot asetettujen tavoitteiden saavuttamiseksi ovat olemassa, mutta tavoitteisiin pääseminen edellyttää erittäin suuria panostuksia kaikilla liikenneturvallisuustyön osa-alueilla, ja erityisesti liikennekäyttäytymiseen ja yhteistyöhön kohdistuvien toimenpiteiden osalta. Liikennekuolemien puolittamisen tavoite nykytasosta vuoteen 2020 on tehtyjen tarkastelujen perusteella mahdollista. Myös loukkaantumisten määrän vähentäminen on saavutettavissa esitetyin toimenpitein.

Tietojohtaminen vaatimusmäärittelyn tukena ICT-alan yrityksen toimintaympäristön muutoksessa

Työn lähtökohtana on ICT-alan yrityksen AinaCom Oy:n toimintaympäristön muutos, ja siihen toteutettava vaatimusmäärittely. Vaatimusmäärittelyn toteutukseen otetaan tueksi tietojohtaminen, jonka avulla saadaan syvyyttä perinteiseen vaatimusmäärittelyyn. Sekä vaatimusmäärittelyä että toimintaympäristön muutosta, tarkemmin ERP (Enteprise Resource Planning) toiminnanohjausjärjestelmä-projektia, tehostetaan tietojohtamisen keinoin. Työn tavoitteena on selvittää miten tietojohtaminen voidaan ottaa vaatimusmäärittelyn tueksi toimintaympäristön muutoksessa. Sekä kirjallisuuskatsauksen että AinaCom Oy:n vaatimusmäärittelyprojektin perusteella voidaan todeta, että tietojohtamisen ja tiedon spiraalin (SECI-malli) avulla voidaan edesauttaa tiedon hallitsemista mittavissa ohjelmistoprojekteissa, kuten ERP-projektissa, sekä vaatimusmäärittelyssä. Näin tietojohtamisen avulla voidaan saavuttaa hallittavampia aikatauluja, kohtuullisempia kustannuksia, sekä menestyksekkäämpiä projekteja.

Vauhtikausi. Autoilun sukupuoli 1920-luvun Suomessa

The Age of Speed:Automobility’s Gender in the 1920s Finland The aim of this study is to analyze the connections between automobility and gender in Finland in the 1920s. In this study it is argued that the 1920s was the significant era in the Finnish history of automobility when many of the long-lasting gendered notions and cultural understandings were constructed. This study combines cultural history of technology with gender analysis. As the previous research on gender and technology has recognized, technology is a significant site of gender negotiations. Both from the cultural historical perspective and a gender perspective it is important to understand both technology and gender as cultural constructions. They were linked together and constructed each other. In other words: technology shapes gender and gender shapes technology. Historians of technology like Nina Lerman, Ruth Oldenziel and Arwen Mohun have argued that both gender and technology are about power: social, cultural, economic and political. In this study automobility means technology that can be analyzed in layers of identity, structures, institutions and representations. The source material consists of various types of historical sources, magazines and journals, advertisements, archival material together with films and literature. In the previous studies of the history of automobility gender has often been neglected. The term “gender” has also quite often been misunderstood. Some studies in the field have only focused on the early female drivers. However, far too little attention has been paid to the question, why automobility was considered as masculine sphere only. This study aims to give new insights to the previous interpretations of the history of automobility. As in various other countries also in Finland, the decade of the 1920s is characterized as a period of “modern times.” It was also the era of the automobiles. Although the number of cars in Finland was still low compared to the other European countries and the USA, in press, films and literature, images of automobiles and new women – and men – on the wheel became as an emblem of a new era. The thesis consists of three main chapters. The first main chapter focuses on the conflicts between drivers and non-drivers. The study shows how in the debate of the automobility “a driver” was constantly referred as a man and “a pedestrian” accordingly a woman, even though in the reality there were as much men and women walking on the streets and the roads. Thus, the public debate constructed and reconstructed the gendered traffic system where men were playing the key role. The second main chapter of the study analyses the automobile clubs and the cultural representations. The chapter answers the question how the concept of a driver was gendered. The Automobile clubs and the organizations of professional drivers were in a significant role in developing the early history of traffic in Finland. The Finnish Automobile Club (Suomen Automobiili Klubi, founded in 1919) was the oldest and the most powerful of all automobile organizations. The Finnish Automobile Club accepted women as members from the very beginning. The membership was strictly limited to the upper class and the very first female members were wives and daughters of the male members. However, Doctor of medicine and surgery 316 Karolina Eskelin (1867-1936) the founding member of the Club was an exception to that convention. The male members of the Finnish Automobile Club attended official international meetings and consulted Finnish authorities in traffic and road questions, whereas, female members joined car trips, picnics and social gatherings arranged by the club. Few young female members of the club drove in races and gross-country-tours. The cultural representations of drivers in the Finnish media in the 1920s both deconstructed and reconstructed the concept of gender. In Finnish press in general, motoring was seen as male dominated area. Men were represented as the experts of the automobility. The drivers’ uniforms and the automobile clubs underlined professionalism and expertise which, thus, got masculine meaning. Women were beautiful accessories in the car ads, but they were also becoming a new consumer group in the market. The representations of the female and the male drivers influenced and shaped actively the understandings of femininity and masculinity. In the third main chapter the analysis focuses on the automobile as an artifact.The automobile was considered as an artifact that primarily belonged to the masculine domain. However, the representations of the automobiles were ambivalent. The automobile was both masculine and feminine depending on the context. The representations of the automobile were also used to construct the discourse of heteronormativity.

Consistency of UML based designs using ontology reasoners

Software plays an important role in our society and economy. Software development is an intricate process, and it comprises many different tasks: gathering requirements, designing new solutions that fulfill these requirements, as well as implementing these designs using a programming language into a working system. As a consequence, the development of high quality software is a core problem in software engineering. This thesis focuses on the validation of software designs. The issue of the analysis of designs is of great importance, since errors originating from designs may appear in the final system. It is considered economical to rectify the problems as early in the software development process as possible. Practitioners often create and visualize designs using modeling languages, one of the more popular being the Uni ed Modeling Language (UML). The analysis of the designs can be done manually, but in case of large systems, the need of mechanisms that automatically analyze these designs arises. In this thesis, we propose an automatic approach to analyze UML based designs using logic reasoners. This approach firstly proposes the translations of the UML based designs into a language understandable by reasoners in the form of logic facts, and secondly shows how to use the logic reasoners to infer the logical consequences of these logic facts. We have implemented the proposed translations in the form of a tool that can be used with any standard compliant UML modeling tool. Moreover, we authenticate the proposed approach by automatically validating hundreds of UML based designs that consist of thousands of model elements available in an online model repository. The proposed approach is limited in scope, but is fully automatic and does not require any expertise of logic languages from the user. We exemplify the proposed approach with two applications, which include the validation of domain specific languages and the validation of web service interfaces.

Methods of genetic diversity creation and functional display for directed evolution experiments

Protein engineering aims to improve the properties of enzymes and affinity reagents by genetic changes. Typical engineered properties are affinity, specificity, stability, expression, and solubility. Because proteins are complex biomolecules, the effects of specific genetic changes are seldom predictable. Consequently, a popular strategy in protein engineering is to create a library of genetic variants of the target molecule, and render the population in a selection process to sort the variants by the desired property. This technique, called directed evolution, is a central tool for trimming protein-based products used in a wide range of applications from laundry detergents to anti-cancer drugs. New methods are continuously needed to generate larger gene repertoires and compatible selection platforms to shorten the development timeline for new biochemicals. In the first study of this thesis, primer extension mutagenesis was revisited to establish higher quality gene variant libraries in Escherichia coli cells. In the second study, recombination was explored as a method to expand the number of screenable enzyme variants. A selection platform was developed to improve antigen binding fragment (Fab) display on filamentous phages in the third article and, in the fourth study, novel design concepts were tested by two differentially randomized recombinant antibody libraries. Finally, in the last study, the performance of the same antibody repertoire was compared in phage display selections as a genetic fusion to different phage capsid proteins and in different antibody formats, Fab vs. single chain variable fragment (ScFv), in order to find out the most suitable display platform for the library at hand. As a result of the studies, a novel gene library construction method, termed selective rolling circle amplification (sRCA), was developed. The method increases mutagenesis frequency close to 100% in the final library and the number of transformants over 100-fold compared to traditional primer extension mutagenesis. In the second study, Cre/loxP recombination was found to be an appropriate tool to resolve the DNA concatemer resulting from error-prone RCA (epRCA) mutagenesis into monomeric circular DNA units for higher efficiency transformation into E. coli. Library selections against antigens of various size in the fourth study demonstrated that diversity placed closer to the antigen binding site of antibodies supports generation of antibodies against haptens and peptides, whereas diversity at more peripheral locations is better suited for targeting proteins. The conclusion from a comparison of the display formats was that truncated capsid protein three (p3Δ) of filamentous phage was superior to the full-length p3 and protein nine (p9) in obtaining a high number of uniquely specific clones. Especially for digoxigenin, a difficult hapten target, the antibody repertoire as ScFv-p3Δ provided the clones with the highest affinity for binding. This thesis on the construction, design, and selection of gene variant libraries contributes to the practical know-how in directed evolution and contains useful information for scientists in the field to support their undertakings.

Porin seudun liikenneturvallisuussuunnitelma

Porin seudulle laadittiin liikenneturvallisuussuunnitelma Harjavallan, Huittisen, Kokemäen, Luvian, Merikarvian, Nakkilan, Pomarkun, Porin ja Ulvilan kuntien alueelle. Suunnitelmat laadittiin kuntien ja Varsinais-Suomen ELY-keskuksen yhteistyönä. Suunnitelma sisältää turvallisuuden parantamisen lisäksi kestävien liikkumismuotojen edistämistä. Seudun liikenneturvallisuuden ja liikkumisen ongelmia kartoitettiin kaikille kuntalaisille suunnatuilla kyselyillä, onnettomuusanalyysillä sekä maastokäynneillä. Onnettomuusanalyysin perusteella seudun liikenneturvallisuuden tila Porin seudulla on koko maan keskiarvoa heikompi. Vuosittain kuolee noin 10 henkilöä ja loukkaantuu noin 220 henkilöä. Seudulla tapahtuneista onnettomuuksista aiheutuu kustannuksia vuosittain keskimäärin noin 90 miljoonaa euroa, josta kuntien osuus on vuosittain noin 16 miljoonaa euroa. Kyselyn vastauksista ilmeni, että vastaajia huolestutti muun muassa jalankulku- ja pyöräväylien kunto ja esteettömyys sekä talvikunnossapidon taso. Autoilun olosuhteissa tyytymättömyyttä aiheutti teiden kunto ja kunnossapidon taso sekä kouluympäristöjen liikennejärjestelyt. Kyselyyn vastanneista 64 %:lla työ- tai koulumatkan pituus on korkeintaan 5 kilometriä, joten kävelyn ja pyöräilyn edistämisellä seudulla on hyvät edellytykset. Ongelma-analyysin sekä valtakunnallisten tavoitteiden pohjalta seudulle määritettiin liikenneturvallisuustavoitteet. Pitkän aikavälin liikenneturvallisuusvisioksi seudulle asetettiin, että kenenkään ei tarvitse kuolla tai loukkaantua vakavasti liikenteessä ja liikkuminen on vastuullista ja se koetaan turvalliseksi. Määrällisenä tavoitteena on, että nykyisestä 10 keskimäärin vuodessa kuolleesta seudulla kuolisi liikenteessä enintään 6 henkilöä (40 henkilöä / miljoona asukasta) vuonna 2014 ja enintään 3 henkilöä (24 henkilöä / miljoona asukasta) vuonna 2020. Loukkaantuneiden määrän tavoitteena on, että nykyisestä 218 henkilöstä vähennystä olisi 25 % (korkeintaan 163 henkilöä) vuoteen 2020 mennessä. Nuorten onnettomuusriskiä halutaan pienentää 25 % vuoteen 2020 mennessä siten, että heidän riskinsä lähenee muun väestön onnettomuusriskin tasoa. Liikenneympäristön parantamisehdotukset tehtiin noin 300 kohteeseen seudulla. Toimenpiteiden toteuttaminen vaiheistettiin kolmeen ohjeelliseen kiireellisyysluokkaan. Suunnitelmatyön aikana kuntien liikenneturvallisuustyötä aktivoitiin ja perustettiin uudet ryhmät niihin kuntiin, joista ryhmät puuttuivat. Hallintokuntatilaisuuksissa ideoitiin ja käsiteltiin eri liikkujaryhmille sopivia toimintamuotoja liikenneturvallisuuden ja kestävän liikkumisen edistämiseksi. Lisäksi muodostettiin seudullinen liikenneturvallisuusryhmä, joka seuraa ja koordinoi liikenneturvallisuustyötä tulevaisuudessa.

Itse tehty moderni. Gramofoni, polkupyörä ja valokuvaus suomalaisten elämässä 1880-luvulta 1940-luvulle

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan aineellista modernia ja materiaalisen kulttuurin muutosta Suomessa 1880-luvulta 1940-luvulle tutkimalla sitä, miten kolme kansainvälistä teknologiaa, gramofoni, polkupyörä ja valokuvaus, otettiin Suomessa käyttöön ja millaisia paikallisia ilmiöitä niiden ympärille kehittyi. Tutkimus koostuu johdanto- ja yhteenveto-osan lisäksi kuudesta artikkelista, joissa käsitellään seuraavia alateemoja: itse tehtyjä polkupyöriä, käyntikorttikuvien käyttöä maalaiskodeissa, maaseudun pyöräilyä ja sen muistelemista, vuoden 1929 gramofonikuumetta, valokuvausta teknisenä harrastuksena sekä maalaisia gramofonin käytön tapoja. Tutkimuksen lähteinä on käytetty laajoja muistitietoaineistoja, sanoma- ja aikakauslehtiaineistoja, arkistoaineistoja, aikalaiskirjallisuutta ja museoesineitä. Lähteistä on etsitty mikrohistoriallista lukutapaa noudattaen johtolankoja gramofoniin, polkupyörään ja valokuvaukseen liittyneihin käytäntöihin. Esitän, että muistitietolähteet, muiden lähteiden kanssa ristiinluettuina, antavat hyvän mahdollisuuden sellaisten arjen käytäntöjen tarkasteluun, joiden tutkiminen muiden lähteiden perusteella olisi vaikeaa tai mahdotonta. Tutkimuksessa käytetyistä teoreettisista kehyksistä niin teknologian sosiaalinen rakentuminen, arjen historia, materiaaliseen kulttuuriin liittyvä teoriapohja, kulutuskulttuurin tutkimus kuin käytäntöteoriatkin kannustavat tarkastelemaan sitä, miten käyttäjien toiminta muokkaa ja määrittää teknologiaa. Näiden teoriasuuntausten pohjalta olen tätä tutkimusta varten kehittänyt itse tehdyn modernin ja kansankeksinnön käsitteet, jotka tarkentavat katseen ajallisesti ja paikallisesti tyypillisiin teknologian muokkauksen ja määrittelyn tapoihin sekä paikalliseen teknologiseen kekseliäisyyteen. Itse tehdyn modernin käsite auttaa hahmottamaan materiaalisia muutoksia ja pysyvyyksiä ajanjaksolla 1800-luvun lopulta toiseen maailmansotaan. Suomalaiset muovasivat omanlaisensa modernin, jossa uutuudet ja muutokset sulautuivat osaksi sitkeinä jatkuvia ja hitaasti muuttuvia maalaisyhteiskunnan toimintatapoja ja muokkasivat niitä vähitellen. Itse tehty moderni sekoitti omavaraisuutta ja kulutuskulttuuria, käsillä tekemiseen perustuvaa taitavuutta ja kursseilla sekä koulutuksessa saavutettua teknistä tietoa, paikallisia aineksia ja kansainvälisiä vaikutteita. Puhumalla kansanomaisista keksinnöistä olen halunnut korostaa tällaisten yhdistelmien mahdollisuutta ruohonjuuritasolla ja massatuotettujen laitteiden sovittamista osaksi pitkälti itse tehtyä ja omavaraista esinemaailmaa.

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.