Exact Probability Distribution versus Entropy

The problem addressed concerns the determination of the average numberof successive attempts of guessing a word of a certain length consisting of letters withgiven probabilities of occurrence. Both first- and second-order approximations to a naturallanguage are considered. The guessing strategy used is guessing words in decreasing orderof probability. When word and alphabet sizes are large, approximations are necessary inorder to estimate the number of guesses. Several kinds of approximations are discusseddemonstrating moderate requirements regarding both memory and central processing unit(CPU) time. When considering realistic sizes of alphabets and words (100), the numberof guesses can be estimated within minutes with reasonable accuracy (a few percent) andmay therefore constitute an alternative to, e.g., various entropy expressions. For manyprobability distributions, the density of the logarithm of probability products is close to anormal distribution. For those cases, it is possible to derive an analytical expression for theaverage number of guesses. The proportion of guesses needed on average compared to thetotal number decreases almost exponentially with the word length. The leading term in anasymptotic expansion can be used to estimate the number of guesses for large word lengths.Comparisons with analytical lower bounds and entropy expressions are also provided.

An Evaluation of Tail Loss Recovery Mechanisms for TCP

Interactive applications do not require more bandwidth to go faster. Instead, they require less latency. Unfortunately, the current design of transport protocols such as TCP limits possible latency reductions. In this paper we evaluate and compare different loss recovery enhancements to fight tail loss latency. The two recently proposed mechanisms "RTO Restart" (RTOR) and "Tail Loss Probe" (TLP) as well as a new mechanism that applies the logic of RTOR to the TLP timer management (TLPR) are considered. The results show that the relative performance of RTOR and TLP when tail loss occurs is scenario dependent, but with TLP having potentially larger gains. The TLPR mechanism reaps the benefits of both approaches and in most scenarios it shows the best performance.

"Jag är inte en så'n som är bra på matte" : Hur faktorer i skolan kan påverka elevers matematiska subjektskapande

Matematik som ämne har under lång tid uppfattats som maskulint kodat. Sådana genusstyrda föreställningar kan anses leva kvar än idag, då det efter analys av statistik framgår att de personer som väljer yrken och utbildningar som är matematikintensiva till stor del är män. I skolans styrdokument står det att att elevers könstillhörighet inte ska avgöra vilka studier och arbeten de väljer i framtiden. Syftet med denna studie är därför att undersöka hur flickors och pojkars matematiska subjektskapande påverkas av faktorer i skolan. Genom att utgå från begrepp som kan ses som centrala i den poststrukturalistiska feministiska teoribildningen möjliggörs denna komparativa litteraturstudie.   De forskningspublikationer som har jämförts och analyserats har resulterat i en sammanställning av olika faktorer som påverkar elevers matematiska subjektskapande. De återkommande faktorer som vi har valt att behandla i denna studie är hur läraren påverkar elevers matematiska subjektskapande, hur klassrumsdiskursen påverkar elevers matematiska subjektivitet samt hur subjektskapandet påverkar matematiska strategier. Resultatet visar att det inte går att urskilja tydliga skillnader mellan flickors och pojkars matematiska prestationer i förskolan och början av årskurs 1, utan dessa ökar under de första skolåren. Av de publikationer vi har analyserat framkommer att subjektskapandet påverkas av faktorer i skolan och att lärares genusstyrda föreställningar har betydelse för subjektskapandet.    Genom att se på människan som ett lärandesubjekt, som hela tiden skapas och skapar sig själv i förhållande till sammanhanget, möjliggörs föreställningen om att även det matematiska subjektskapandet kan ses som föränderligt. Med detta synsätt är subjektet inte matematiskt, utan detta är istället något som subjektet kan bli. Att som lärare ha detta förhållningssätt är av stor relevans för professionen, då det är en förutsättning för att alla elever ska ha möjlighet att utvecklas. 

”Det är som fyra, fyra och tre, tre, tre.”: En kvalitativ studie av små gruppers diskussioner och samarbete vid lösandet av ett matematiskt problem i tre olika länder i årskurs 6.

Avhandlingens syfte är att undersöka lösningsförslags uppkomst och behandling i små grupparbeten samt att ta reda på samband mellan samarbetsnivån och behandlingen av dessa lösningsförslag. Mina problemformuleringar är: - Hur många lösningsförslag uppstår i grupperna, och hur mycket behandlas de? - Existerar, och i så fall vad kan man säga om, ett samband mellan samarbetsnivån och behandlingen av dessa lösningsförslag? I studien har en kvalitativ metod använts. Insamling av material har gjorts via VIDEOMATprojektet och består av videofilmer av problemlösningstillfällen. Dessa filmer har observerats och analyserats med hjälp av en interaktionsanalys i form av ett flödesschema. Alla elever i studien gick vid tillfället i årskurs 6 och eleverna kommer från Finland, Sverige och USA. Grupperna bestod av tre eller fyra elever var och en grupp från varje land observerades och undersöktes. Inga generella slutsatser beträffande ländernas olika prestationer har gjorts eftersom samplet är litet. I varje grupp uppstod tre eller fyra olika lösningsförslag, och huvudsakligen behandlades två av förslagen mer än de andra. De flesta lösningsförslag som inte behandlades mycket bidrog ändå i någon form till lösandet av problemet. Angående sambandet mellan behandlingen av lösningsförslagen och samarbetsnivån i grupperna blev det tydligt att grupper som samarbetar mer använde sig av fler pro- och reaktiva kommentarer i form av förklaringar som tog i beaktande det som tidigare sagts av eleverna. Goda sociala färdigheter, och kunskap om hur man arbetar i grupp, är essentiella både för samarbetet och för ett gemensamt lösande av problemet. Som lärare kan man träna eleverna i samarbete och belysa vikten av reflektion av de erhållna lösningarna i problemlösningsprocessernas slutskede för att uppnå effektivare grupparbeten. Interaktionsanalysen visade sig vara ett kraftigt verktyg för att analysera elevernas diskussioner och tolka deras kommentarer.

Problem solving competency and the mathematical kangaroo

The goal of the study was to investigate differences in how two groups of students activated mathematical competencies in the mathematical kangaroo (MK). The two groups, group 1 and 2, were identified from a sample of 264 students (grade 7, age 13) through high achievement (top 20 %) in only one of the tests: the MK or a curriculum bounded test (CT). Analysis of mathematical competencies showed that the high achievers in the MK, activated the problem solving competency to a greater extent than the high achievers in the CT, when doing the MK. The results indicate the importance of using non-traditional tests in the assessment process of students to be able to find students that might possess good mathematical competencies although they do not show it on curriculum bounded tests.

Mathematically Able but Yet Underachieving in School Mathematics

Teacher observation has shown that some pupils achieve very high on the Kangaroo Competition test (KC) but very low on the Swedish National test in Mathematics (SNM). This study will investigate the number of pupils who have high achievement scores on the KC (top 10%) but low achievement scores on the SNM (bottom 50%). Individual results on the SNM given in grade 6 (age 12) will be compared to results on the KC given in grade 7; concerning approximately 700 individuals. Results will give an example of the quantity of mathematically able pupils who underachieve in School Mathematics in Sweden. Data interpretation will connect this study to international research concerning mathematical abilities and mathematical achievement among mathematically able pupils.

A Note on Iterations-based Derivations of High-order Homogenization Correctors for Multiscale Semi-linear Elliptic Equations

This Note aims at presenting a simple and efficient procedure to derive the structure of high-order corrector estimates for the homogenization limit applied to a semi-linear elliptic equation posed in perforated domains. Our working technique relies on monotone iterations combined with formal two-scale homogenization asymptotics. It can be adapted to handle more complex scenarios including for instance nonlinearities posed at the boundary of perforations and the vectorial case, when the model equations are coupled only through the nonlinear production terms.

Dataspelet Minecraft i matematikundervisningen : en interventionsstudie

Finländska elever presterar fortsättningsvis bra i matematik men deras inre motivation till ämnet är klart under medelnivån för OECD-länderna. Det finns ett konstaterat samband mellan intresse och prestationer, och att höja elevernas intresse vore därför viktigt. Användningen av dataspel i undervisningen möjliggör just detta då det kunde höja elevernas motivation och intresse. Det finns en del tidigare forskning om hur dataspel påverkar inlärningen, men eftersom området fortfarande är relativt nytt finns luckor att fylla. De övergripande resultaten inom området inlärning genom dataspel är positiva och lovande. Tidigare forskning visar att användningen av dataspel i matematikundervisningen har en positiv inverkan på elevernas prestationer. Man har också kunnat konstatera att användningen av dataspel i undervisningen påverkar elevernas attityder till ämnet positivt, men forskning om hur specifika affektiva faktorer som intresse, självuppfattning och matematikångest påverkas saknas. Syftet med avhandlingen är att undersöka effekten av dataspelet MinecraftEdu på finländska studerande inom yrkesutbildningen. Forskningsfrågorna som avhandlingen utgår ifrån är följande: Hur påverkar användningen av MinecraftEdu i matematikundervisningen låg- och normalpresterande studerandes 1) matematiska färdigheter, 2) intresse för matematik, 3) matematiska självuppfattning och 4) matematikångest? Forskningsmetoden är kvantitativ och datainsamlingen har genomförts med hjälp av en webbenkät och det standardiserade testet RMAT samt 8 problemlösningsuppgifter. Respondenterna bestod av andra årets studerande inom den finländska yrkesutbildningen. Experimentgruppen som bestod av studerande inom datanomutbildningen undervisades med hjälp av dataspelet Minecraft. Kontrollgruppen, bestående av studerande inom utbildningen för fordonsmekaniker, undervisades traditionellt. Data samlades in vid två tillfällen, före och efter avslutad kurs. Som analysmetod valdes en kovariansanalys. Resultaten av undersökningen tyder på att användningen av MinecraftEdu kan ha positiva effekter på studerandes matematiska färdigheter, speciellt problemlösningsfärdigheter. Resultaten tyder också på att lågpresterande studerande kan gynnas av undervisning genom MinecraftEdu, speciellt med tanke på matematiskt intresse och matematiska färdigheter. Skillnaderna mellan grupperna var dock inte signifikanta och resultaten kan därför inte generaliseras. Resultaten ger däremot en uppfattning om vilken effekt den här typen av undervisning kan ha.

On the Bleeding Edge : Debloating Internet Access Networks

As ever more devices are connected to the internet, and applications turn ever more interactive, it becomes more important that the network can be counted on to respond reliably and without unnecessary delay. However, this is far from always the case today, as there can be many potential sources of unnecessary delay. In this thesis we focus on one of them: Excess queueing delay in network routers along the path, also known as bufferbloat. We focus on the home network, and treat the issue in three stages. We examine latency variation and queueing delay on the public internet and show that significant excess delay is often present. Then, we evaluate several modern AQM algorithms and packet schedulers in a residential setting, and show that modern AQMs can almost entirely eliminate bufferbloat and extra queueing latency for wired connections, but that they are not as effective for WiFi links. Finally, we go on to design and implement a solution for bufferbloat at the WiFi link, and also design a workable scheduler-based solution for realising airtime fairness in WiFi. Also included in this thesis is a description of Flent, a measurement tool used to perform most of the experiments in the other papers, and also used widely in the bufferbloat community.

Secure and Privacy-aware Data Collection and Processing in Mobile Health Systems

Healthcare systems have assimilated information and communication technologies in order to improve the quality of healthcare and patient's experience at reduced costs. The increasing digitalization of people's health information raises however new threats regarding information security and privacy. Accidental or deliberate data breaches of health data may lead to societal pressures, embarrassment and discrimination. Information security and privacy are paramount to achieve high quality healthcare services, and further, to not harm individuals when providing care. With that in mind, we give special attention to the category of Mobile Health (mHealth) systems. That is, the use of mobile devices (e.g., mobile phones, sensors, PDAs) to support medical and public health. Such systems, have been particularly successful in developing countries, taking advantage of the flourishing mobile market and the need to expand the coverage of primary healthcare programs. Many mHealth initiatives, however, fail to address security and privacy issues. This, coupled with the lack of specific legislation for privacy and data protection in these countries, increases the risk of harm to individuals. The overall objective of this thesis is to enhance knowledge regarding the design of security and privacy technologies for mHealth systems. In particular, we deal with mHealth Data Collection Systems (MDCSs), which consists of mobile devices for collecting and reporting health-related data, replacing paper-based approaches for health surveys and surveillance. This thesis consists of publications contributing to mHealth security and privacy in various ways: with a comprehensive literature review about mHealth in Brazil; with the design of a security framework for MDCSs (SecourHealth); with the design of a MDCS (GeoHealth); with the design of Privacy Impact Assessment template for MDCSs; and with the study of ontology-based obfuscation and anonymisation functions for health data.

On the Cost of Using Happy Eyeballs for Transport Protocol Selection

Concerns have been raised in the past several years that introducing new transport protocols on the Internet has be- come increasingly difficult, not least because there is no agreed-upon way for a source end host to find out if a trans- port protocol is supported all the way to a destination peer. A solution to a similar problem—finding out support for IPv6—has been proposed and is currently being deployed: the Happy Eyeballs (HE) mechanism. HE has also been proposed as an efficient way for an application to select an appropriate transport protocol. Still, there are few, if any, performance evaluations of transport HE. This paper demonstrates that transport HE could indeed be a feasible solution to the transport support problem. The paper evaluates HE between TCP and SCTP using TLS encrypted and unencrypted traffic, and shows that although there is indeed a cost in terms of CPU load to introduce HE, the cost is rel- atively small, especially in comparison with the cost of using TLS encryption. Moreover, our results suggest that HE has a marginal impact on memory usage. Finally, by introduc- ing caching of previous connection attempts, the additional cost of transport HE could be significantly reduced. 

Discrete Velocity Models for Mixtures Without Nonphysical Collision Invariants

An important aspect of constructing discrete velocity models (DVMs) for the Boltzmann equation is to obtain the right number of collision invariants. It is a well-known fact that DVMs can also have extra collision invariants, so called spurious collision invariants, in plus to the physical ones. A DVM with only physical collision invariants, and so without spurious ones, is called normal. For binary mixtures also the concept of supernormal DVMs was introduced, meaning that in addition to the DVM being normal, the restriction of the DVM to any single species also is normal. Here we introduce generalizations of this concept to DVMs for multicomponent mixtures. We also present some general algorithms for constructing such models and give some concrete examples of such constructions. One of our main results is that for any given number of species, and any given rational mass ratios we can construct a supernormal DVM. The DVMs are constructed in such a way that for half-space problems, as the Milne and Kramers problems, but also nonlinear ones, we obtain similar structures as for the classical discrete Boltzmann equation for one species, and therefore we can apply obtained results for the classical Boltzmann equation.

Measure-valued mass evolution problems with flux boundary conditions and solution-dependent velocities

In this paper we prove well-posedness for a measure-valued continuity equation with solution-dependent velocity and flux boundary conditions, posed on a bounded one-dimensional domain. We generalize the results of an earlier paper [J. Differential Equations, 259 (2015), pp. 10681097] to settings where the dynamics are driven by interactions. In a forward-Euler-like approach, we construct a time-discretized version of the original problem and employ those results as a building block within each subinterval. A limit solution is obtained as the mesh size of the time discretization goes to zero. Moreover, the limit is independent of the specific way of partitioning the time interval [0, T]. This paper is partially based on results presented in Chapter 5 of [Evolution Equations for Systems Governed by Social Interactions, Ph.D. thesis, Eindhoven University of Technology, 2015], while a number of issues that were still open there are now resolved.