Computing the diameter of Coxeter groups

This thesis addresses the problem of computing the minimal and maximal diameter of the Cayley graph of Coxeter groups. We first present and assert relevant parts of polytope theory and related Coxeter theory. After this, a method of contracting the orthogonal projections of a polytope from Rd onto R2 and R3, d ¸ 3 is presented. This method is the Equality Set Projection algorithm that requires a constant number of linearprogramming problems per facet of the projection in the absence of degeneracy. The ESP algorithm allows us to compute also projected geometric diameters of high-dimensional polytopes. A representation set of projected polytopes is presented to illustrate the methods adopted in this thesis.

Muon detector link system test set-up

CERNin tutkimuskeskuksen rakenteilla olevan hadronikiihdyttimen eräs tarkoitus on todistaa Higgsin bosonin olemassaolo. Higgsin bosonin löytyminen yhtenäistäisi nykyisen hiukkasfysiikan teorian ja antaisi selityksen sille kuinka hiukkaset saavat massansa. Kiihdyttimen CMS koeasema on tarkoitettu erityisesti myonien ilmaisuun. Tämä työ liittyy CMS koeaseman RPC-ilmaisintyypin linkkijärjestelmään, jonka tarkoituksena on käsitellä ilmaisimelta tulevia myonien aiheuttamia signaaleja ja lähettää tiedot tärkeäksi katsotuista törmäystapahtumista tallennettavaksi analysointia varten. Työssä on toteutettu linkkijärjestelmän ohjaus- ja linkkikorteille testiympäristö, jolla voidaan todeta järjestelmän eri osien keskinäinen yhteensopivuus ja toimivuus. Työn alkuosassa esitellään ilmaisimen linkkijärjestelmän eri osat ja niiden merkitykset. Työn loppuosassa käydään läpi eri testimenetelmiä ja analysoidaan niiden antamia tuloksia.

Particle transport method for convection-diffusion-reaction problems

Convective transport, both pure and combined with diffusion and reaction, can be observed in a wide range of physical and industrial applications, such as heat and mass transfer, crystal growth or biomechanics. The numerical approximation of this class of problemscan present substantial difficulties clue to regions of high gradients (steep fronts) of the solution, where generation of spurious oscillations or smearing should be precluded. This work is devoted to the development of an efficient numerical technique to deal with pure linear convection and convection-dominated problems in the frame-work of convection-diffusion-reaction systems. The particle transport method, developed in this study, is based on using rneshless numerical particles which carry out the solution along the characteristics defining the convective transport. The resolution of steep fronts of the solution is controlled by a special spacial adaptivity procedure. The serni-Lagrangian particle transport method uses an Eulerian fixed grid to represent the solution. In the case of convection-diffusion-reaction problems, the method is combined with diffusion and reaction solvers within an operator splitting approach. To transfer the solution from the particle set onto the grid, a fast monotone projection technique is designed. Our numerical results confirm that the method has a spacial accuracy of the second order and can be faster than typical grid-based methods of the same order; for pure linear convection problems the method demonstrates optimal linear complexity. The method works on structured and unstructured meshes, demonstrating a high-resolution property in the regions of steep fronts of the solution. Moreover, the particle transport method can be successfully used for the numerical simulation of the real-life problems in, for example, chemical engineering.

Level Set Methods in Image Processing

This thesis gives an overview of the use of the level set methods in the field of image science. The similar fast marching method is discussed for comparison, also the narrow band and the particle level set methods are introduced. The level set method is a numerical scheme for representing, deforming and recovering structures in an arbitrary dimensions. It approximates and tracks the moving interfaces, dynamic curves and surfaces. The level set method does not define how and why some boundary is advancing the way it is but simply represents and tracks the boundary. The principal idea of the level set method is to represent the N dimensional boundary in the N+l dimensions. This gives the generality to represent even the complex boundaries. The level set methods can be powerful tools to represent dynamic boundaries, but they can require lot of computing power. Specially the basic level set method have considerable computational burden. This burden can be alleviated with more sophisticated versions of the level set algorithm like the narrow band level set method or with the programmable hardware implementation. Also the parallel approach can be used in suitable applications. It is concluded that these methods can be used in a quite broad range of image applications, like computer vision and graphics, scientific visualization and also to solve problems in computational physics. Level set methods and methods derived and inspired by it will be in the front line of image processing also in the future.

Advanced chemometric methods: Applicability on industrial data

Recent years have produced great advances in the instrumentation technology. The amount of available data has been increasing due to the simplicity, speed and accuracy of current spectroscopic instruments. Most of these data are, however, meaningless without a proper analysis. This has been one of the reasons for the overgrowing success of multivariate handling of such data. Industrial data is commonly not designed data; in other words, there is no exact experimental design, but rather the data have been collected as a routine procedure during an industrial process. This makes certain demands on the multivariate modeling, as the selection of samples and variables can have an enormous effect. Common approaches in the modeling of industrial data are PCA (principal component analysis) and PLS (projection to latent structures or partial least squares) but there are also other methods that should be considered. The more advanced methods include multi block modeling and nonlinear modeling. In this thesis it is shown that the results of data analysis vary according to the modeling approach used, thus making the selection of the modeling approach dependent on the purpose of the model. If the model is intended to provide accurate predictions, the approach should be different than in the case where the purpose of modeling is mostly to obtain information about the variables and the process. For industrial applicability it is essential that the methods are robust and sufficiently simple to apply. In this way the methods and the results can be compared and an approach selected that is suitable for the intended purpose. Differences in data analysis methods are compared with data from different fields of industry in this thesis. In the first two papers, the multi block method is considered for data originating from the oil and fertilizer industries. The results are compared to those from PLS and priority PLS. The third paper considers applicability of multivariate models to process control for a reactive crystallization process. In the fourth paper, nonlinear modeling is examined with a data set from the oil industry. The response has a nonlinear relation to the descriptor matrix, and the results are compared between linear modeling, polynomial PLS and nonlinear modeling using nonlinear score vectors.

Saako historiasta selvää? Monikulttuuriset yläkoululaiset historian lähteillä historian taidot motiivien, seurauksien, historian tulkintojen ja lähteiden luotettavuuden arvioinneissa

The research assesses the skills of upper comprehensive school pupils in history. The focus is on locating personal motives, assessing wider reasons hidden in historical sources and evaluating source reliability. The research also questions how a wide use of multiple sources affects pupils’ holistic understanding of historical phenomena. The participants were a multicultural group of pupils. The origins of their cultures can be traced to the Balkan, the Middle East, Asia and Europe. The number of native Finnish speakers and pupils speaking Finnish as their second language was almost equal. The multicultural composition provides opportunities to assess how culturally responsive learning history from sources is. The intercultural approach to learning in a multicultural setting emphasizes equality as a precondition for learning. In order to set assignments at least to some extent match with all participants only those answers were taken into account which were produced by pupils who had studied history for a similar period of time in the Finnish comprehensive school system. Due to the small number of participants (41), the study avoids wide generalizations. Nevertheless, possible cultural blueprints in pupils’ way of thinking are noted. The first test examined the skills of pupils to find motives for emigration. The results showed that for 7th graders finding reasons is not a problematic task. However, the number of reasons noticed and justifications varied. In addition, the way the pupils explained their choices was a distinguishing factor. Some pupils interpreted source material making use of previous knowledge on the issue, while other pupils based their analysis solely on the text handed and did not try to add their own knowledge. Answers were divided into three categories: historical, explanatory and stating. Historical answers combined smoothly previously learned historical knowledge to one’s own source analysis; explanatory answers often ignored a wider frame, although they were effective when explaining e.g. historical concepts. The stating answers only noticed motives from the sources and made no attempts to explain them historically. Was the first test culturally responsive? All pupils representing different cultures tackled the first source exam successfully, but there were some signs of how historical concepts are understood in a slightly different way if the pupil’s personal history has no linkage to the concepts under scrutiny. The second test focused on the history of Native Americans. The test first required pupils to recognize whether short source extracts (5) were written by Indians or Caucasians. Based on what they had already learned from North American history, the pupils did not find it hard to distinguish between the sources. The analysis of multiphase causes and consequences of the disputes between Native Americans and white Americans caused dispersion among pupils. Using two historical sources and combining historical knowledge from both of them simultaneously was cumbersome for many. The explanations of consequences can be divided into two groups: the ones emphasizing short term consequences and those placing emphasis on long term consequences. The short term approach was mainly followed by boys in every group. The girls mainly paid attention to long term consequences. The result suggests that historical knowledge in sources is at least to some extent read through role and gender lenses. The third test required pupils to explain in their own words how the three sources given differed in their account of living conditions in Nazi Germany, which turned out to be demanding for many pupils. The pupils’ stronghold was rather the assessment of source reliability and accounts why the sources approached the same events differently. All participants wrote critical and justified comments on reliability and aspects that might have affected the content of the sources. The pupils felt that the main reasons that affected source reliability were the authors’ ethnic background, nationality and profession. The assessment showed that pupils were well aware that position in a historical situation has an impact on historical accounts, but in certain cases the victim’s account was seen as a historical truth. The account of events by a historian was chosen most often as the most reliable source, but it was often justified leniently with an indication to professionalism rather than with clear ideas of how historians conduct accounts based on sources. In brief, the last source test demonstrates that pupils have a strong idea that the ethnicity or nationalism determines how people explained events of the past. It is also an implication that pupils understand how historical knowledge is interpretative. The results also imply that history can be analyzed from a neutral perspective. One’s own membership in an ethnical or religious group does not automatically mean that a person’s cultural identity excludes historical explanations if something in them contradicts with his or her identity. The second method of extracting knowledge of pupils’ historical thinking was an essay analysis. The analysis shows that an analytical account of complicated political issues, which often include a great number of complicated political concepts, leads more likely to an inconsistent structure in the written work of pupils. The material also demonstrates that pupils have a strong tendency to take a critical stance when assessing history. Historical empathy in particular is shown if history somehow has a linkage to young people, children or minorities. Some topics can also awake strong feelings, especially among pupils with emigrant background, if there is a linkage between one’s own personal history and that of the school; and occasionally a student’s historical experience or thoughts replaced school history. Using sources during history lessons at school seems to have many advantages. It enhances the reasoning skills of pupils and their skills to assess the nature of historical knowledge. Thus one of the main aims and a great benefit of source work is to encourage pupils to express their own ideas and opinions. To conclude, when assessing the skills of adolescents in history - their work with sources, comments on history, historical knowledge and finally their historical thinking - one should be cautious and avoid cut off score evaluations. One purpose of pursuing history with sources is to encourage pupils to think independently, which is a useful tool for further identity construction. The idea that pupils have the right to conduct their own interpretations of history can be partially understood as part of a wider learning process, justification to study history comes from extrinsic reasons. The intrinsic reason is history itself; in order to understand history one should have a basic understanding of history as a specific domain of knowledge. Using sources does not mean that knowing history is of secondary importance. Only a balance between knowing the contextual history, understanding basic key concepts and working with sources is a solid base to improve pupils’ historical understanding.

A generalized 1D particle transport method for convection diffusion reaction model

This work is devoted to the development of numerical method to deal with convection diffusion dominated problem with reaction term, non - stiff chemical reaction and stiff chemical reaction. The technique is based on the unifying Eulerian - Lagrangian schemes (particle transport method) under the framework of operator splitting method. In the computational domain, the particle set is assigned to solve the convection reaction subproblem along the characteristic curves created by convective velocity. At each time step, convection, diffusion and reaction terms are solved separately by assuming that, each phenomenon occurs separately in a sequential fashion. Moreover, adaptivities and projection techniques are used to add particles in the regions of high gradients (steep fronts) and discontinuities and transfer a solution from particle set onto grid point respectively. The numerical results show that, the particle transport method has improved the solutions of CDR problems. Nevertheless, the method is time consumer when compared with other classical technique e.g., method of lines. Apart from this advantage, the particle transport method can be used to simulate problems that involve movingsteep/smooth fronts such as separation of two or more elements in the system.

Conditions for different autonomy regimes in the world : a fuzzy-set application

Avhandlingen behandlar temat territoriell autonomi ur ett globalt perspektiv. Syftet är dels att kartlägga de territoriella autonomierna i världen och dels att visa hur en ny metod som fuzzy-set kan användas inom ämnesområdet jämförande politik. Forskningsproblemet är att försöka finna de bakgrundsfaktorer som förklarar uppkomsten av territoriell autonomi som sådant. Territoriella autonomier ses som särlösningar inom stater. Dessa regioner har erhållit en specialställning i förhållande till andra regioner inom respektive stat och även i förhållande till centralmakten i övrigt. Regionerna kan därför ses som undantag inom det enhetliga federala, regionala eller decentraliserade systemet inom en viss stat ifråga. En kartläggning visar att det finns 65 specialregioner fördelade på 25 stater i världen. De flesta av dessa utgörs av öar. Resultaten visar att det finns två vägar vilka leder till territoriell autonomi i allmänhet. Den ena vägen är en kombination av etnisk särprägel och liten befolkningsmängd, medan den andra vägen utgörs av kombinationen av historiska orsaker och geografiskt avstånd. Båda vägar är lika giltiga och förutsättningen är en demokratisk miljö.

Yliopiston reunalla. Tutkimus suomalaisen avoimen yliopiston muotoutumisesta

Avoin yliopisto on koulutusmuoto, johon kuka tahansa voi osallistua ja jossa voi suorittaa yliopistotasoisia opintoja. Avoimen yliopiston ideassa keskeistä on koulutuksellisen tasa-arvon edistämisen tavoite. Tämän tutkimuksen tehtävänä on kuvata ja analysoida suomalaisen avoimen yliopiston muotoutumista. Tutkimuksella etsitään vastauksia kolmeen kysymykseen: 1. Millaisten vaiheiden kautta avoin yliopisto on muotoutunut? Mitä avoimen yliopiston historiassa on tapahtunut ja millaista keskustelua näistä tapahtumista on käyty? 2. Millaisia diskursseja avointa yliopistoa koskeneessa keskustelussa voidaan tunnistaa ja miten eri toimijatahot ovat näihin puhetapoihin kiinnittyneet? 3. Millaisena koulutuksellisen tasa-arvon toteuttajana avoin yliopisto näyttäytyy tutkimusaineiston valossa? Tutkimuksen aineisto koostuu erilaisista julkisista teksteistä. Aineistossa on mukana useita erilaisia tekstityyppejä: komiteanmietintöjä ja työryhmäraportteja, korkeakoululaitoksen kehittämissuunnitelmia, muita suunnitteluasiakirjoja, tutkimuksia, selvityksiä, puheenvuoroja ja esitelmiä sekä lehtikirjoituksia. Täydentävänä aineistona on lisäksi käytetty tilastoja. Tutkimusaineistoa on analysoitu diskurssianalyysillä. Keskeisenä lähtökohtana analyysissa on, että tekstien avulla tuotetaan avointa yliopistoa koskevia käsityksiä ja merkityksiä. Nämä merkitykset myös muuttuvat ajassa. Aineiston analyysin tuloksena avoimen yliopiston historiassa voidaan erottaa erilaisia vaiheita ja näiden vaiheiden välisiä taitekohtia. Ensimmäiseksi murrokseksi avoimen yliopiston historiassa voidaan paikantaa avoimen yliopiston synty, joka ajoittui 1970-luvun alkupuoliskolle. Avoin yliopisto sai vakiintuneet puitteensa vasta 1980-luvun puolivälissä, jolloin se organisoitiin osaksi yliopistojen täydennyskoulutusta. Tämä voidaan nähdä avoimen yliopiston historian toisena murroksena. Kolmas murros ajoittui 1990-luvulle, jolloin avoimen yliopiston resursointi muuttui ja nuoret tulivat sen näkyväksi opiskelijaryhmäksi. Tämä murros problematisoi avoimen yliopiston ja tutkintokoulutuksen suhteen aiemmasta poikkeavalla tavalla ja avoimen yliopiston tutkintoväylä nousi keskeiseksi keskusteluteemaksi. Tämä jännite purkautui tultaessa 2000-luvulle, ja tutkinnonuudistuksen yhteydessä avoimen yliopiston väylä sai paikkansa suhteessa kahden syklin tutkintoihin. Nyt elämme tutkinnonuudistuksen jälkeistä aikaa, jolloin avoimen yliopiston väylä vertautuu paljolti maisterikoulutuksiin. Kysymys aikuisten asemasta suhteessa tutkintokoulutukseen on kuitenkin edelleen ajankohtainen. Esillä ovat etenkin kysymykset aiemmin opitun tunnustamisesta, aikuisten ohjauksesta sekä avoimen yliopiston suhteesta työ- ja elinkeinoelämään. Keskustelussa avoimesta yliopistosta on paikannettavissa erilaisia positioita, jotka määrittävät avoimen yliopiston merkitystä ja tehtävää. Näitä positioita voidaan nimittää diskursseiksi, jotka konstituoivat avoimen yliopiston paikkaa yliopistokoulutuksen kentällä. Aineistosta on paikannettu neljä eri diskurssia: (1) akateemisia arvoja painottava yliopistollinen diskurssi, (2) osallistumisen tasa-arvoa korostava sivistyksellisen demokratian diskurssi, (3) yksilöllisiä mahdollisuuksia ja innovatiivisuutta korostava joustavuuden diskurssi sekä (4) työelämää, taloudellisuutta ja statusta korostava tehokkuuden diskurssi. Nämä diskurssit käyvät aineiston teksteissä keskinäisiä neuvotteluja ja kantavat merkityksiä suhteessa toisiinsa. Diskurssien välisiä suhteita voidaan kuvata kahden eri dimension kautta. Yhtäältä vastakkaisiksi arvoiksi asettuvat akateeminen eksklusiivisuus ja koulutuksellinen tasa-arvo. Toisena ulottuvuutena on koulutuksen arvottaminen sivistyksen versus hyödyn näkökulmasta. Avoimen yliopiston tehtävä tasa-arvon edistäjänä on eri aikoina mielletty eri tavoin. Avoimen yliopiston historiassa sen merkitystä ja tehtävää on kehystetty erilaisin puhetavoin, ja eri diskurssipositioiden vuoropuhelun kautta myös avoimen yliopiston tasa-arvotehtävästä on eri aikoina keskusteltu eri tavoin. Avoimen yliopiston alkuvaiheessa sen tehtävänä näyttäytyi sivistyksellisen demokratian turvaajana toimiminen. Kun avoimen yliopiston kurssit käynnistyivät, määrittyi toiminta selkeästi aikuisten koulutukseksi. Avoin yliopisto määrittyikin nyt aikuisten toiseksi mahdollisuudeksi hankkia koulutusta, jota vaille he olivat nuorempina jääneet. Avoimen yliopiston puitteiden lukkoonlyömisen jälkeen keskustelussa nousi vahvasti esiin toiminnan ja opetusmuotojen kehittäminen. Avoin yliopisto määrittyikin nyt aikuisten monipuoliseksi ja joustavaksi koulutusmahdollisuudeksi. Tasa-arvoisten mahdollisuuksien luominen näyttäytyi innovatiivisena, dynaamisena ja eteenpäinpyrkivänä toimintana, jossa otettiin huomioon aikuisten erilaiset tarpeet. Relander-ohjelman myötä avoimen yliopiston julkilausuttu tehtävä nimenomaan aikuisten kouluttajana kuitenkin muuttui. Avoin yliopisto näyttäytyi nyt yksilöllisiä tarpeita palvelevana mahdollisuuksien talona, jossa oli sijaa kaikille. Tärkeäksi määrittyi myös opiskelun tavoitteiden ja motiivien moninaisuus. Tutkinnon suorittamisen avoimen yliopiston opintojen kautta tuli olla realistisesti mahdollista. Viimeisimmän murroksen jälkeen avoin yliopisto määrittyy yhä selvemmin työelämän sekä alueellisten tarpeiden kautta. Avoin yliopisto näyttäytyy joustavana ja erilaisia tarpeita palvelevana opiskelufoorumina. Avoin yliopisto palvelee paitsi yksilöiden, myös työelämän ja yritysten tarpeita sekä on osaltaan turvaamassa alueiden kilpailukykyä ja elinvoimaisuutta. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan avointa yliopistoa, sen historiaa ja siitä käytyä keskustelua erityisesti tasa-arvon näkökulmasta. Yhtenä keskeisenä tuloksena on, että avoimen yliopiston paikka on ollut aina jollakin tavalla marginaalissa. Tätä ilmentää mm. yliopistollisuuden ja tasa-arvon välinen jännite, jonka ympärille avointa yliopistoa koskeva keskustelu paljolti on järjestynyt. Ylipäätään aikuisten asemaa yliopistossa määrittää tietty epämukavuus ja täyden legitimiteetin puute erityisesti suhteessa tutkintokoulutukseen. Aikuisten koulutuksesta puhutaan yliopiston yhtenä perustehtävänä ja retorisesti voidaan todeta tämän tehtävän tärkeys. Aikuinen opiskelija aiempine osaamisineen ja osaamistarpeineen positioituu kuitenkin yliopistokoulutuksen ja työelämän väliselle rajapinnalle. Aikuisen paikka määrittyykin yliopiston ytimeen nähden selvästi marginaaliin.