Notes on Emerging Technologies

This dissertation considers the impact of technology foresight in innovation within the context of a technology driven development. The main hypothesis made was that by using different methods of foresight in the industry level significant value could be created. The question was approached through a case study in portable fuel cell technology. The theoretical background of the study draws from Innovation, Product Development, Management of Technology, and Technology Foresight. The connection within the topics is made by analyzing foresight, not in a policy view as often done in Europe, but in a micro-level. Focusing mostly on how a technology driven development scenario could be analyzed. The study is based on a bibliometric, extrapolation and patent analysis within the context of a case study. In addition, a large two-year Delphi study was conducted. The study was finalized with a scenario work on the future possibilities of the case study technology. Original publications also consider several methodological issues. In the context of the case study, the study questions the practicality of establishing a portable fuel cell technology in Finland showing several impractical assumptions has been made. In a more conceptual level, the study makes notions on two underlying factors: policy-push technologies and growth of data. Policy-push questions in which level a policy effort towards a single technology is practical. The European foresight effort is more directed towards policy decisions in contrast to US foresight, which is to some extent corporate driven. Although the policy-based foresight has produced significant results in the European context, policy led efforts towards a single technology are challenging. Growth of data argues on the challenges produced by the large-scale application of quantitative measures of foresight. Bibliometric studies and trend extrapolations have been taken advantage of the increasing number of databases made available, and used these as the basis for forecasts. However, the relationship with actual development and quantitative evidence is still unproven.

Methods for construction and analysis of computational models in systems biology : applications to the modelling of the heat shock response and the self-assembly of intermediate filaments

Systems biology is a new, emerging and rapidly developing, multidisciplinary research field that aims to study biochemical and biological systems from a holistic perspective, with the goal of providing a comprehensive, system- level understanding of cellular behaviour. In this way, it addresses one of the greatest challenges faced by contemporary biology, which is to compre- hend the function of complex biological systems. Systems biology combines various methods that originate from scientific disciplines such as molecu- lar biology, chemistry, engineering sciences, mathematics, computer science and systems theory. Systems biology, unlike “traditional” biology, focuses on high-level concepts such as: network, component, robustness, efficiency, control, regulation, hierarchical design, synchronization, concurrency, and many others. The very terminology of systems biology is “foreign” to “tra- ditional” biology, marks its drastic shift in the research paradigm and it indicates close linkage of systems biology to computer science. One of the basic tools utilized in systems biology is the mathematical modelling of life processes tightly linked to experimental practice. The stud- ies contained in this thesis revolve around a number of challenges commonly encountered in the computational modelling in systems biology. The re- search comprises of the development and application of a broad range of methods originating in the fields of computer science and mathematics for construction and analysis of computational models in systems biology. In particular, the performed research is setup in the context of two biolog- ical phenomena chosen as modelling case studies: 1) the eukaryotic heat shock response and 2) the in vitro self-assembly of intermediate filaments, one of the main constituents of the cytoskeleton. The range of presented approaches spans from heuristic, through numerical and statistical to ana- lytical methods applied in the effort to formally describe and analyse the two biological processes. We notice however, that although applied to cer- tain case studies, the presented methods are not limited to them and can be utilized in the analysis of other biological mechanisms as well as com- plex systems in general. The full range of developed and applied modelling techniques as well as model analysis methodologies constitutes a rich mod- elling framework. Moreover, the presentation of the developed methods, their application to the two case studies and the discussions concerning their potentials and limitations point to the difficulties and challenges one encounters in computational modelling of biological systems. The problems of model identifiability, model comparison, model refinement, model inte- gration and extension, choice of the proper modelling framework and level of abstraction, or the choice of the proper scope of the model run through this thesis.

New and Emerging Challenges of the ICT-Mediated Health and Well-Being Services

This monograph dissertation looks into the field of ICT-mediated health and well-being services. Through six chapters that extend the work done in the reviewed and published articles, the dissertation focuses on new and emerging technologies, and to impact of their use on the beneficiary; the individual who eventually derives advantage from the services. As the field is currently going through major changes particularly in the OECD countries, the focus is on shortterm developments in the field and the analysis on the long term developments is cursory by nature. The dissertation includes theoretical and empirical elements. Most of the empirical elements are linked to product development and conceptualization performed in the national MyWellbeing project that ended in 2010. In the project, the emphasis was on conceptualization of a personal aid for the beneficiary that could be used for managing information and services in the field of health and well-being services. This work continued the theme of developing individual-centric solutions for the field; a work that started in the InnoElli Senior program in 2006. The nature of this thesis is foremost a conceptual elaboration based on a literature review, illustrated in empirical work performed in different projects. As a theoretical contribution, this dissertation elaborates the role of a mediator, i.e. an intermediary, and it is used as an overarching theme. The role acts as a ‘lens’ through which a number of technology-related phenomena are looked at, pinned down and addressed to a degree. This includes introduction of solutions, ranging from anthropomorphic artefacts to decision support systems that may change the way individuals experience clinical encounters in the near-future. Due to the complex and multiform nature of the field, it is impractical and effectively impossible to cover all aspects that are related to mediation in a single work. Issues such as legislation, financing and privacy are all of equal importance. Consideration of all these issues is beyond the scope of this dissertation and their investigation is left to other work. It follows from this that the investigation on the role is not intended as inclusive one. The role of the mediator is also used to highlight some of the ethical issues related to personal health information management, and to mediating health and well-being related issues on behalf of another individual, such as an elderly relative or a fellow member of a small unit in the armed forces. The dissertation concludes in a summary about the use and functions of the mediator, describing some potential avenues for implementing such support mechanisms to the changing field of ICT-mediated health and well-being services. The conclusions also describe some of the limitations of this dissertation, including remarks on methodology and content.

Sähköisten reseptien hallinta

Sähköinen reseptijärjestelmä nykyisessä muodossaan sai alkunsa Sosiaali- ja terveysministeriön aloitteesta ja Kansaneläkelaitoksen toimesta vuoden 2001 aikana. Käytössä oleva kansallinen reseptipalvelin mahdollistaa potilaiden oikeudet muun muassa apteekin vapaaseen valintaan ja lääkkeiden suorakorvausmenetelmään. Sähköinen resepti pyritään integroimaan olemassa olevien potilasrekisterijärjestelmien yhteyteen, joten semanttisen webin tuomat teknologiat kuten Web-palvelut ja XML-pohjaiset kielet ovat tärkeässä asemassa reseptien hallinnassa. Tässä työssä pyritään esittämään sähköisen reseptijärjestelmän toimintaa ja sen mahdollistavia jo olemassa olevia tekniikoita. Esille tuodaan myös uusia lisäarvoa tuovia tekniikoita, kuten RDF(S)-kuvauskielet, jotka mahdollistavat muun muassa resepteihin kohdistuvat kyselyt ja täten uudet terveyspalvelut sekä potilaille että lääkäreille. Oleellista on tietenkin myös tietoturva, sillä organisaatioiden välillä resepteissä liikkuu arkaluontoisia tietoja. Turvallisuutta pyritään edistämään muun muassa sähköisillä allekirjoituksilla ja älykorttien avulla tapahtuvalla järjestelmään tunnistautumisella. Jotta sähköinen resepti toimisi tulevaisuudessakin halutulla tavalla ja mahdollistaisi lisäarvopalveluita, on siinä panostettava sisällön lisäksi senkuvaamiseen. Sisällön ja sen suhteiden tarkka määrittely auttaa muun muassa reseptikyselyjen tekemisessä, mikä onkin olennainen osa potilasturvallisuuden ylläpitoa. Kuvauskielien ja ontologioiden käyttö voi myös auttaa lääkehoidon määrittämisessä useiden erilaisten ja jatkuvasti lisääntyvien lääkkeiden viidakossa, kun lääkkeitä voidaan etsiä tietokannoista reseptin kirjoituksen yhteydessä.

Kunnossapidon materiaalilogistiikan merkitys ja organisoituminen kunnossapitoyhtiössä

Diplomityön tavoitteena on tutkia kunnossapitoyhtiöiden materiaalilogistiikan nykytilaa ja organisoitumista. Lisäksi työssä selvitetään materiaalilogistiikan merkittävimmät kehityskohteet ja ehdotetaan uutta organisoitumisratkaisua kunnossapitoyhtiön materiaalilogistiikkatoiminnoille. Työn teoriaosa käsittelee kunnossapidon ulkoistamista ja kunnossapidon materiaalilogistiikkaa. Soveltavassa osassa kuvataan materiaalilogistiikasta aiheutuvaa työkuormaa ja materiaalilogistiikan organisoitumista. Työssä käsitellään myös toimintatapoja ja tietojärjestelmien hyväksikäyttöä materiaalilogistiikkatoiminnoissa. Analysointi on toteutettu vierailemalla kunnossapitokohteissa ja mittaamalla materiaalilogistiikasta aiheutuvaa työkuormaa. Materiaalilogistiikka ei ole tehostunut, vaikka kunnossapitovastuu on siirtynyt kunnossapitoyhtiölle. Kunnossapitokohteiden materiaalilogistiikkatoiminnot perustuvat edelleen perinteisiin toimintatapoihin ja organisoitumiseen. Materiaalilogistiikkatoimintojen vastuita ei ole määritelty selkeästi. Materiaalilogistiikasta aiheutuva työkuorma on lähes 15 prosenttia kokonaistyöajasta kunnossapitokohteessa. Materiaalilogistiikkatoiminnoissa on tehtävä muutoksia lähitulevaisuudessa. Kunnossapitokohteissa on muutettava henkilöstön toimintatapoja ja materiaalilogistiikan organisoitumista.

Tietoturva käyttäjän kannalta langattomaan lähiverkkotekniikkaan perustuvassa kaupunkiverkossa

Langattomien lähiverkkotekniikoiden käyttö on yleistynyt nopeasti viime vuosina. Varsinkin IEEE:n 802.11b-standardi on ollut suosittu. Tätä tekniikkaa on käytetty myös alueellisten access-verkkojen rakentamiseen. Tämä työ on tehty hankkeeseen, jossa tutkitaan langattoman lähiverkkotekniikan käyttöä operaattoririippumattoman kaupunkiverkon toteuttamiseen. Työssä tutkittiin langattoman lähiverkkotekniikan vaikutusta verkon käyttäjän tietoturvaan ja pyrittiin löytämään avoimeen kaupunkiverkkoon sopiva ratkaisu, joka parantaa käyttäjän tietoturvaa. Työssä käsitellään aluksi tietoturvan teoriaa ja langattomuuden vaikutusta tietoturvaan. Hankkeessa käytetty langaton lähiverkkotekniikka IEEE 802.11b ja sen tietoturvaominaisuudet esitellään. Tutustutaan myös lyhyesti muutamiin julkisiin, 802.11b-tekniikkaa käyttäviin verkkoihin, sekä niiden tietoturvaratkaisuihin. Työssä esitellään tuote, jolla pyrittiin parantamaan käyttäjien tietoturvaa hankkeen verkossa. Lisäksi kuvaillaan tuotteen asennus testiverkkoon. Testiverkon käyttöperiaatteiden perusteella päädyttiin tulokseen olla ottamatta testattua tuotetta käyttöön, vaikka tuote sinällään oli teknisesti toimiva.

Use of scenario analysis in studying emerging technology – Case Grid computing

Tutkimuksen selvitettiin miten skenaarioanalyysia voidaan käyttää uuden teknologian tutkimisessa. Työssä havaittiin, että skenaarioanalyysin soveltuvuuteen vaikuttaa eniten teknologisen muutoksen taso ja saatavilla olevan tiedon luonne. Skenaariomenetelmä soveltuu hyvin uusien teknologioiden tutkimukseen erityisesti radikaalien innovaatioiden kohdalla. Syynä tähän on niihin liittyvä suuri epävarmuus, kompleksisuus ja vallitsevan paradigman muuttuminen, joiden takia useat muut tulevaisuuden tutkimuksen menetelmät eivät ole tilanteessa käyttökelpoisia. Työn empiirisessä osiossa tutkittiin hilaverkkoteknologian tulevaisuutta skenaarioanalyysin avulla. Hilaverkot nähtiin mahdollisena disruptiivisena teknologiana, joka radikaalina innovaationa saattaa muuttaa tietokonelaskennan nykyisestä tuotepohjaisesta laskentakapasiteetin ostamisesta palvelupohjaiseksi. Tällä olisi suuri vaikutus koko nykyiseen ICT-toimialaan erityisesti tarvelaskennan hyödyntämisen ansiosta. Tutkimus tarkasteli kehitystä vuoteen 2010 asti. Teorian ja olemassa olevan tiedon perusteella muodostettiin vahvaan asiantuntijatietouteen nojautuen neljä mahdollista ympäristöskenaariota hilaverkoille. Skenaarioista huomattiin, että teknologian kaupallinen menestys on vielä monen haasteen takana. Erityisesti luottamus ja lisäarvon synnyttäminen nousivat tärkeimmiksi hilaverkkojen tulevaisuutta ohjaaviksi tekijöiksi.

Sähköisen taloushallinnon kehityksen vaikutukset tilintarkastukseen ammattilehtikirjoittelussa vuosina 2003-2013

Tutkielman tavoitteena on tutkia, miten sähköisen taloushallinnon kehitys on vaikuttanut tilintarkastukseen ja miten se näkyy ammattilehtien kirjoittelussa vuosina 2003-2013. Alatavoitteina tutkitaan, mitä sähköisen taloushallinnon kehityksen tuomia hyötyjä ja haasteita on havaittu tarkastellussa suomalaisessa sekä kansainvälisessä ammattilehtikirjoittelussa tilintarkastuksen näkökulmasta. Kyseessä on laadullinen tutkimus ja tutkimusmetodologiana käytetään sisällönanalyysia. Tietokoneavusteisten tilintarkastuksen tekniikoiden kehityksen seurauksena tekniikoita voidaan kehittää kohti jatkuvaa tilintarkastusta. Kannettavien tietokoneiden ja pilvipalveluiden seurauksena tilintarkastuksesta on tullut enemmän ajasta ja paikasta riippumatonta. XBRL:n avulla tietojen vertailtavuus, luotettavuus ja tarkkuus ovat parantuneet. Haasteina voidaan nähdä tilintarkastajien IT-taitojen kehittämisen tarve sekä asiakkaan ja tilintarkastusyhteisön tietojärjestelmien yhteensopivuus. Hyvätkin ohjelmistot voivat altistaa väärinkäytöksille, jolloin tarvitaan uusia innovatiivisia tekniikoita väärinkäytösten havaitsemiseen. Tutkielman empiirisen osion luotettavuus perustuu ammattilehtien artikkeleiden kirjoittajien näkökulmiin. Tilintarkastusalan kehittyminen tulevaisuudessa on kiinni kehittyvän tekniikan lisäksi asenteista.

Threat modeling a factory environment using Microsoft Security Development Lifecycle methodology

The number of security violations is increasing and a security breach could have irreversible impacts to business. There are several ways to improve organization security, but some of them may be difficult to comprehend. This thesis demystifies threat modeling as part of secure system development. Threat modeling enables developers to reveal previously undetected security issues from computer systems. It offers a structured approach for organizations to find and address threats against vulnerabilities. When implemented correctly threat modeling will reduce the amount of defects and malicious attempts against the target environment. In this thesis Microsoft Security Development Lifecycle (SDL) is introduced as an effective methodology for reducing defects in the target system. SDL is traditionally meant to be used in software development, principles can be however partially adapted to IT-infrastructure development. Microsoft threat modeling methodology is an important part of SDL and it is utilized in this thesis to find threats from the Acme Corporation’s factory environment. Acme Corporation is used as a pseudonym for a company providing high-technology consumer electronics. Target for threat modeling is the IT-infrastructure of factory’s manufacturing execution system. Microsoft threat modeling methodology utilizes STRIDE –mnemonic and data flow diagrams to find threats. Threat modeling in this thesis returned results that were important for the organization. Acme Corporation now has more comprehensive understanding concerning IT-infrastructure of the manufacturing execution system. On top of vulnerability related results threat modeling provided coherent views of the target system. Subject matter experts from different areas can now agree upon functions and dependencies of the target system. Threat modeling was recognized as a useful activity for improving security.

Open source solutions for multiplatform graphics programming

New emerging technologies in the recent decade have brought new options to cross platform computer graphics development. This master thesis took a look for cross platform 3D graphics development possibilities. All platform dependent and non real time solutions were excluded. WebGL and two different OpenGL based solutions were assessed via demo application by using most recent development tools. In the results pros and cons of the each solutions were noted.

Study on measuring Systems of Innovation on National level- case Finland

Innovation improves human affluence and comfort and is key driver of nation’s economic progression. This study focuses on National innovation systems in general and Finnish national innovation system in particular. It is known that innovation process does not work in isolation; rather it is an outcome of role played numerous actors. In this study three aspects are explained- firstly, to define the most important actors of National innovation systems and secondly, a framework to analyze National innovation system. Third aspect of this study highlights and analyzes the key aspects of Finnish National Innovation system. Moreover, during the course of this study emphasis was given on the utmost central processes which are required to come off in innovation system as they can successfully lead towards innovation.

Transparent and secure remote network storage system using an untrusted server

Työssä kehitettin läpinäkyvä Internet Small Computer Systems Interface-verkkolevyä (iSCSI) käyttävä varmistusjärjestelmä. Verkkolevyn sisältö suojattiin asiakaspään salauskerroksella (dm-crypt). Järjestely mahdollisti sen, että verkkolevylle tallennetut varmuuskopiot pysyivät luottamuksellisina, vaikka levypalvelinta tarjoava taho oli joko epäluotettava tai suorastaan vihamielinen. Järjestelmän hyötykäyttöä varten kehitettiin helppokäyttöinen prototyyppisovellus. Järjestelmän riskit ja haavoittuvuudet käytiin läpi ja analysoitiin. Järjestelmälle tehtiin myös karkea kryptoanalyysi sen teknistenominaisuuksien pohjalta. Suorituskykymittaukset tehtiin sekä salatulle että salaamattomalle iSCSI-liikenteelle. Näistä todettiin, että salauksen vaikutus suorituskykyyn oli häviävän pieni jopa 100 megabittiä sekunnissa siirtävillä verkkonopeuksilla. Lisäksi pohdittiin teknologian muita sovelluskohteita ja tulevia tutkimusalueita.

Optimization of energy consumption in wastewater pumping

Pumppauksessa arvioidaan olevan niin teknisesti kuin taloudellisestikin huomattavia mahdollisuuksia säästää energiaa. Maailmanlaajuisesti pumppaus kuluttaa lähes 22 % sähkö-moottorien energiantarpeesta. Tietyillä teollisuudenaloilla jopa yli 50 % moottorien käyttämästä sähköenergiasta voi kulua pumppaukseen. Jäteveden pumppauksessa pumppujen toiminta perustuu tyypillisesti on-off käyntiin, jolloin pumpun ollessa päällä se käy täydellä teholla. Monissa tapauksissa pumput ovat myös ylimitoitettuja. Yhdessä nämä seikat johtavat kasvaneeseen energian kulutukseen. Työn teoriaosassa esitellään perusteet jätevesihuollosta ja jäteveden käsittelystä sekä pumppaussysteemin pääkomponentit: pumppu, putkisto, moottori ja taajuusmuuttaja. Työn empiirisessä osassa esitellään työn aikana kehitetty laskuri, jonka avulla voidaan arvioida energiansäästöpotentiaalia jäteveden pumppaussysteemeissä. Laskurilla on mandollista laskea energiansäästöpotentiaali käytettäessä pumpun tuoton ohjaustapana pyörimisnopeuden säätöä taajuusmuuttajalla on-off säädön sijasta. Laskuri ilmoittaa optimaalisimmanpumpun pyörimisnopeuden sekä ominaisenergiankulutuksen. Perustuen laskuriin, kolme kunnallista jätevedenpumppaamoa tutkittiin. Myös laboratorio-testitsuoritettiin laskurin simuloimiseksi sekä energiansäästöpotentiaalin arvioimiseksi. Tutkimukset osoittavat, että jätevedenpumppauksessa on huomattavia mandollisuuksia säästää energiaa pumpun pyörimisnopeutta pienentämällä. Geodeettisen nostokorkeuden ollessa pieni, voidaan energiaa säästää jopa 50 % ja pitkällä aikavälillä säästö voi olla merkittävä. Tulokset vahvistavat myös tarpeen jätevedenpumppaussysteemien toiminnan optimoimiseksi.

Centralized password management in a global enterprise

Käyttäjien tunnistaminen tietojärjestelmissä on ollut yksi tietoturvan kulmakivistä vuosikymmenten ajan. Ajatus käyttäjätunnuksesta ja salasanasta on kaikkein kustannustehokkain ja käytetyin tapa säilyttää luottamus tietojärjestelmän ja käyttäjien välillä. Tietojärjestelmien käyttöönoton alkuaikoina, jolloin yrityksissä oli vain muutamia tietojärjestelmiä ja niitä käyttivät vain pieni ryhmä käyttäjiä, tämä toimintamalli osoittautui toimivaksi. Vuosien mittaan järjestelmien määrä kasvoi ja sen mukana kasvoi salasanojen määrä ja monimuotoisuus. Kukaan ei osannut ennustaa, kuinka paljon salasanoihin liittyviä ongelmia käyttäjät kohtaisivat ja kuinka paljon ne tulisivat ruuhkauttamaan yritysten käyttäjätukea ja minkälaisia tietoturvariskejä salasanat tulisivat aiheuttamaan suurissa yrityksissä. Tässä diplomityössä tarkastelemme salasanojen aiheuttamia ongelmia suuressa, globaalissa yrityksessä. Ongelmia tarkastellaan neljästä eri näkökulmasta; ihmiset, teknologia, tietoturva ja liiketoiminta. Ongelmat osoitetaan esittelemällä tulokset yrityksen työntekijöille tehdystä kyselystä, joka toteutettiin osana tätä diplomityötä. Ratkaisu näihin ongelmiin esitellään keskitetyn salasanojenhallintajärjestelmän muodossa. Järjestelmän eri ominaisuuksia arvioidaan ja kokeilu -tyyppinen toteutus rakennetaan osoittamaan tällaisen järjestelmän toiminnallisuus.

Design of User Authentication System for Multi-operator wireless LANs

Langattomat lähiverkot ovat viime vuosikymmeninä saavuttaneet suuren suosion. Tässä työssä käsitellään käyttäjien todentamisjärjestelmän suunnittelua ja kehitystä langattomaan monioperaattoriverkkoon. Langattomassa monioperaattoriverkossa käyttäjillä on mahdollisuus käyttää eri operaattoreiden palveluita. Aluksi käsitellään olemassa olevia todentamismenetelmiä ja -järjestelmiä. minkä jälkeen kuvaillaan todentamisjärjestelmä langattomille monioperaattoriverkoille. Todentamisjärjestelmän ratkaisuvaihtoehtoja esitellään kaksi, niin sanotut moni- istunto - ja yksittäisistuntomalli. Moni-istuntomalli on normaali lähestymistapa käyttäjien todentamiseen tietokonejärjestelmissä. Siinä käyttäjän pitää tunnistautua ja todentaa itsensä jokaiselle verkon palvelulle erikseen. Yksittäisistuntomallissa pyritään parempaan luotettavuuteen ja käytettävyyteen. Siinä käyttäjä todentaa itsensä vain kerran ja voi sen jälkeen päästä useisiin palveluihin. Työn loppuosassa kuvaillaan suunnitellun järjestelmän toteutusta. Lisäksi ehdotetaan vaihtoehtoisia toteutustapoja, analysoidaan järjestelmän heikkouksia ja kerrotaan jatkokehitysmahdoillisuuksista.