The Hydrophobic interaction: modeling hydrophobic interactions and aggregation of non-polar particles in aqueous solutions

Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. L'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Récemment, l?eau liquide a été décrite comme une structure formée d?un réseau aléatoire de liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure à basse température, certaines liaisons hydrogènes sont détruites ce qui est énergétiquement défavorable. Les molécules d?eau s?arrangent alors autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l?eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise les liaisons hydrogènes. Maintenant, la dissolution des particules devient énergétiquement défavorable, et les particules se séparent de l?eau en formant des agrégats qui minimisent leur surface exposée à l?eau. Pourtant, à très haute température, les effets entropiques deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d?eau. En utilisant un modèle basé sur ces changements de structure formée par des liaisons hydrogènes j?ai pu reproduire les phénomènes principaux liés à l?hydrophobicité. J?ai trouvé une région de coexistence de deux phases entre les températures critiques inférieure et supérieure de solubilité, dans laquelle les particules hydrophobes s?agrègent. En dehors de cette région, les particules sont dissoutes dans l?eau. J?ai démontré que l?interaction hydrophobe est décrite par un modèle qui prend uniquement en compte les changements de structure de l?eau liquide en présence d?une particule hydrophobe, plutôt que les interactions directes entre les particules. Encouragée par ces résultats prometteurs, j?ai étudié des solutions aqueuses de particules hydrophobes en présence de co-solvants cosmotropiques et chaotropiques. Ce sont des substances qui stabilisent ou déstabilisent les agrégats de particules hydrophobes. La présence de ces substances peut être incluse dans le modèle en décrivant leur effet sur la structure de l?eau. J?ai pu reproduire la concentration élevée de co-solvants chaotropiques dans le voisinage immédiat de la particule, et l?effet inverse dans le cas de co-solvants cosmotropiques. Ce changement de concentration du co-solvant à proximité de particules hydrophobes est la cause principale de son effet sur la solubilité des particules hydrophobes. J?ai démontré que le modèle adapté prédit correctement les effets implicites des co-solvants sur les interactions de plusieurs corps entre les particules hydrophobes. En outre, j?ai étendu le modèle à la description de particules amphiphiles comme des lipides. J?ai trouvé la formation de différents types de micelles en fonction de la distribution des regions hydrophobes à la surface des particules. L?hydrophobicité reste également un sujet controversé en science des protéines. J?ai défini une nouvelle échelle d?hydrophobicité pour les acides aminés qui forment des protéines, basée sur leurs surfaces exposées à l?eau dans des protéines natives. Cette échelle permet une comparaison meilleure entre les expériences et les résultats théoriques. Ainsi, le modèle développé dans mon travail contribue à mieux comprendre les solutions aqueuses de particules hydrophobes. Je pense que les résultats analytiques et numériques obtenus éclaircissent en partie les processus physiques qui sont à la base de l?interaction hydrophobe.<br/><br/>Despite the importance of water in our daily lives, some of its properties remain unexplained. Indeed, the interactions of water with organic particles are investigated in research groups all over the world, but controversy still surrounds many aspects of their description. In my work I have tried to understand these interactions on a molecular level using both analytical and numerical methods. Recent investigations describe liquid water as random network formed by hydrogen bonds. The insertion of a hydrophobic particle at low temperature breaks some of the hydrogen bonds, which is energetically unfavorable. The water molecules, however, rearrange in a cage-like structure around the solute particle. Even stronger hydrogen bonds are formed between water molecules, and thus the solute particles are soluble. At higher temperatures, this strict ordering is disrupted by thermal movements, and the solution of particles becomes unfavorable. They minimize their exposed surface to water by aggregating. At even higher temperatures, entropy effects become dominant and water and solute particles mix again. Using a model based on these changes in water structure I have reproduced the essential phenomena connected to hydrophobicity. These include an upper and a lower critical solution temperature, which define temperature and density ranges in which aggregation occurs. Outside of this region the solute particles are soluble in water. Because I was able to demonstrate that the simple mixture model contains implicitly many-body interactions between the solute molecules, I feel that the study contributes to an important advance in the qualitative understanding of the hydrophobic effect. I have also studied the aggregation of hydrophobic particles in aqueous solutions in the presence of cosolvents. Here I have demonstrated that the important features of the destabilizing effect of chaotropic cosolvents on hydrophobic aggregates may be described within the same two-state model, with adaptations to focus on the ability of such substances to alter the structure of water. The relevant phenomena include a significant enhancement of the solubility of non-polar solute particles and preferential binding of chaotropic substances to solute molecules. In a similar fashion, I have analyzed the stabilizing effect of kosmotropic cosolvents in these solutions. Including the ability of kosmotropic substances to enhance the structure of liquid water, leads to reduced solubility, larger aggregation regime and the preferential exclusion of the cosolvent from the hydration shell of hydrophobic solute particles. I have further adapted the MLG model to include the solvation of amphiphilic solute particles in water, by allowing different distributions of hydrophobic regions at the molecular surface, I have found aggregation of the amphiphiles, and formation of various types of micelle as a function of the hydrophobicity pattern. I have demonstrated that certain features of micelle formation may be reproduced by the adapted model to describe alterations of water structure near different surface regions of the dissolved amphiphiles. Hydrophobicity remains a controversial quantity also in protein science. Based on the surface exposure of the 20 amino-acids in native proteins I have defined the a new hydrophobicity scale, which may lead to an improvement in the comparison of experimental data with the results from theoretical HP models. Overall, I have shown that the primary features of the hydrophobic interaction in aqueous solutions may be captured within a model which focuses on alterations in water structure around non-polar solute particles. The results obtained within this model may illuminate the processes underlying the hydrophobic interaction.<br/><br/>La vie sur notre planète a commencé dans l'eau et ne pourrait pas exister en son absence : les cellules des animaux et des plantes contiennent jusqu'à 95% d'eau. Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. En particulier, l'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Bien que l?eau soit généralement un bon solvant, un grand groupe de molécules, appelées molécules hydrophobes (du grecque "hydro"="eau" et "phobia"="peur"), n'est pas facilement soluble dans l'eau. Ces particules hydrophobes essayent d'éviter le contact avec l'eau, et forment donc un agrégat pour minimiser leur surface exposée à l'eau. Cette force entre les particules est appelée interaction hydrophobe, et les mécanismes physiques qui conduisent à ces interactions ne sont pas bien compris à l'heure actuelle. Dans mon étude j'ai décrit l'effet des particules hydrophobes sur l'eau liquide. L'objectif était d'éclaircir le mécanisme de l'interaction hydrophobe qui est fondamentale pour la formation des membranes et le fonctionnement des processus biologiques dans notre corps. Récemment, l'eau liquide a été décrite comme un réseau aléatoire formé par des liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure, certaines liaisons hydrogènes sont détruites tandis que les molécules d'eau s'arrangent autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l'eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise la structure de cage autour des particules hydrophobes. Maintenant, la dissolution des particules devient défavorable, et les particules se séparent de l'eau en formant deux phases. A très haute température, les mouvements thermiques dans le système deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d'eau. A l'aide d'un modèle qui décrit le système en termes de restructuration dans l'eau liquide, j'ai réussi à reproduire les phénomènes physiques liés à l?hydrophobicité. J'ai démontré que les interactions hydrophobes entre plusieurs particules peuvent être exprimées dans un modèle qui prend uniquement en compte les liaisons hydrogènes entre les molécules d'eau. Encouragée par ces résultats prometteurs, j'ai inclus dans mon modèle des substances fréquemment utilisées pour stabiliser ou déstabiliser des solutions aqueuses de particules hydrophobes. J'ai réussi à reproduire les effets dûs à la présence de ces substances. De plus, j'ai pu décrire la formation de micelles par des particules amphiphiles comme des lipides dont la surface est partiellement hydrophobe et partiellement hydrophile ("hydro-phile"="aime l'eau"), ainsi que le repliement des protéines dû à l'hydrophobicité, qui garantit le fonctionnement correct des processus biologiques de notre corps. Dans mes études futures je poursuivrai l'étude des solutions aqueuses de différentes particules en utilisant les techniques acquises pendant mon travail de thèse, et en essayant de comprendre les propriétés physiques du liquide le plus important pour notre vie : l'eau.

Combined transcriptomic and proteomic studies reveal non-canonical signaling functions in the jasmonate pathway

Abstract Lipid derived signals mediate many stress and defense responses in multicellular eukaryotes. Among these are the jasmonates, potently active signaling compounds in plants. Jasmonic acid (JA) and 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA) are the two best known members of the large jasmonate family. This thesis further investigates their roles as signals using genomic and proteomic approaches. The study is based on a simple genetic model involving two key genes. The first is ALLENE OXIDE SYNTHASE (AOS), encoding the most important enzyme in generating jasmonates. The second is CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1), a gene involved in all currently documented canonical signaling responses. We asked the simple question: do null mutations in AOS and COI1 have analogous effects on the transcriptome ? We found that they do not. If most COI1-dependent genes were also AOS-dependent, the expression of a zinc-finger protein was AOS-dependent but was unaffected by the coi1-1 mutation. We thus supposed that a jasmonate member, most probably OPDA, can alter gene expression partially independently of COI1. Conversely, the expression of at least three genes, one of these is a protein kinase, was shown to be COI1-dependent but did not require a functional AOS protein. We conclude that a non-jasmonate signal might alter gene expression through COIL Proteomic comparison of coi1-1 and aos plants confirmed these observations and highlighted probable protein degradation processes controlled by jasmonates and COI1 in the wounded leaf. This thesis revealed new functions for COI1 and for AOS-generated oxylipins in the jasmonate signaling pathway. Résumé Les signaux dérivés d'acides gras sont des médiateurs de réponses aux stress et de la défense des eucaryotes multicellulaires. Parmi eux, les jasmonates sont de puissants composés de sig¬nalisation chez les plantes. L'acide jasmonique (JA) et l'acide 12-oxo-phytodienoïc (OPDA) sont les deux membres les mieux caractérisés de la grande famille des jasmonates. Cette thèse étudie plus profondément leurs rôles de signalisation en utilisant des approches génomique et protéomique. Cette étude est basée sur un modèle génétique simple n'impliquant que deux gènes. Le premier est PALLENE OXYDE SYNTHASE (AOS) qui encode l'enzyme la plus importante pour la fabrication des jasmonates. Le deuxième est CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1) qui est impliqué dans la totalité des réponses aux jasmonates connues à ce jour. Nous avons posé la question suivante : est-ce que les mutations nulles dans les gènes AOS et COI1 ont des effets analogues sur le transcriptome ? Nous avons trouvé que ce n'était pas le cas. Si la majorité des gènes dépendants de COI1 sont également dépendants d'AOS, l'expression d'un gène codant pour une protéine formée de doigts de zinc n'est pas affectée par la mutation de COI1 tout en étant dépendante d'AOS. Nous avons donc supposé qu'un membre de la famille des jasmonates, probablement OPDA, pouvait modifier l'expression de certains gènes indépendamment de COI1. Inversement, nous avons montré que, tout en étant dépendante de COI1, l'expression d'au moins trois gènes, dont un codant pour une protéine kinase, n'était pas affectée par l'absence d'une protéine AOS fonctionnelle. Nous en avons conclu qu'un signal autre qu'un jasmonate devait modifier l'expression de certains gènes à travers COI1. La comparaison par protéomique de plantes aos et coi1-1 a confirmé ces observations et a mis en évidence un probable processus de dégradation de protéines contrôlé par les jasmonates et COU_ Cette thèse a mis en avant de nouvelles fonctions pour COI1 et pour des oxylipines générées par AOS dans le cadre de la signalisation par les jasmonates.

Using time and stochastic models for software reliability forecasting and analysis

Tämä työ luo katsauksen ajallisiin ja stokastisiin ohjelmien luotettavuus malleihin sekä tutkii muutamia malleja käytännössä. Työn teoriaosuus sisältää ohjelmien luotettavuuden kuvauksessa ja arvioinnissa käytetyt keskeiset määritelmät ja metriikan sekä varsinaiset mallien kuvaukset. Työssä esitellään kaksi ohjelmien luotettavuusryhmää. Ensimmäinen ryhmä ovat riskiin perustuvat mallit. Toinen ryhmä käsittää virheiden ”kylvöön” ja merkitsevyyteen perustuvat mallit. Työn empiirinen osa sisältää kokeiden kuvaukset ja tulokset. Kokeet suoritettiin käyttämällä kolmea ensimmäiseen ryhmään kuuluvaa mallia: Jelinski-Moranda mallia, ensimmäistä geometrista mallia sekä yksinkertaista eksponenttimallia. Kokeiden tarkoituksena oli tutkia, kuinka syötetyn datan distribuutio vaikuttaa mallien toimivuuteen sekä kuinka herkkiä mallit ovat syötetyn datan määrän muutoksille. Jelinski-Moranda malli osoittautui herkimmäksi distribuutiolle konvergaatio-ongelmien vuoksi, ensimmäinen geometrinen malli herkimmäksi datan määrän muutoksille.

On the role of G protein-coupled receptors oligomerization

The existence of a supramolecular organization of the G protein-coupled receptor (GPCR) is now being widely accepted by the scientific community. Indeed, GPCR oligomers may enhance the diversity and performance by which extracellular signals are transferred to the G proteins in the process of receptor transduction, although the mechanism that underlies this phenomenon still remains unsolved. Recently, it has been proposed that a trans-conformational switching model could be the mechanism allowing direct inhibition/activation of receptor activation/inhibition, respectively. Thus, heterotropic receptor-receptor allosteric regulations are behind the GPCR oligomeric function. In this paper we want to revise how GPCR oligomerization impinges on several important receptor functions like biosynthesis, plasma membrane diffusion or velocity, pharmacology and signaling. In particular, the rationale of receptor oligomerization might lie in the need of sensing complex whole cell extracellular signals and translating them into a simple computational model.

Transient shear banding in time-dependent fluids

We study the dynamics of shear-band formation and evolution using a simple rheological model. The description couples the local structure and viscosity to the applied shear stress. We consider in detail the Couette geometry, where the model is solved iteratively with the Navier-Stokes equation to obtain the time evolution of the local velocity and viscosity fields. It is found that the underlying reason for dynamic effects is the nonhomogeneous shear distribution, which is amplified due to a positive feedback between the flow field and the viscosity response of the shear thinning fluid. This offers a simple explanation for the recent observations of transient shear banding in time-dependent fluids. Extensions to more complicated rheological systems are considered.

Commodity Price Driven Risk Management from Viewpoint of High Grade Steel Alloys

The study of price risk management concerning high grade steel alloys and their components was conducted. This study was focused in metal commodities, of which nickel, chrome and molybdenum were in a central role. Also possible hedging instruments and strategies for referred metals were studied. In the literature part main themes are price formation of Ni, Cr and Mo, the functioning of metal exchanges and main hedging instruments for metal commodities. This section also covers how micro and macro variables may affect metal prices from the viewpoint of short as well as longer time period. The experimental part consists of three sections. In the first part, multiple regression model with seven explanatory variables was constructed to describe price behavior of nickel. Results were compared after this with information created with comparable simple regression model. Additionally, long time mean price reversion of nickel was studied. In the second part, theoretical price of CF8M alloy was studied by using nickel, ferro-chrome and ferro-molybdenum as explanatory variables. In the last section, cross hedging possibilities for illiquid FeCr -metal was studied with five LME futures. Also this section covers new information concerning possible forthcoming molybdenum future contracts as well. The results of this study confirm, that linear regression models which are based on the assumption of market rationality, are not able to reliably describe price development of metals at issue. Models fulfilling assumptions for linear regression may though include useful information of statistical significant variables which have effect on metal prices. According to the experimental part, short futures were found to incorporate the most accurate information concerning the price movements in the future. However, not even 3M futures were able to predict turning point in the market before the faced slump. Cross hedging seemed to be very doubtful risk management strategy for illiquid metals, because correlations coefficients were found to be very sensitive for the chosen time span.

Combine to compete: improving fiscal forecast accuracy over time

Budget forecasts have become increasingly important as a tool of fiscal management to influence expectations of bond markets and the public at large. The inherent difficulty in projecting macroeconomic variables – together with political bias – thwart the accuracy of budget forecasts. We improve accuracy by combining the forecasts of both private and public agencies for Italy over the period 1993-2012. A weighted combined forecast of the deficit/ ratio is superior to any single forecast. Deficits are hard to predict due to shifting economic conditions and political events. We test and compare predictive accuracy over time and although a weighted combined forecast is robust to breaks, there is no significant improvement over a simple RW model.

Combine to compete: improving fiscal forecast accuracy over time

Budget forecasts have become increasingly important as a tool of fiscal management to influence expectations of bond markets and the public at large. The inherent difficulty in projecting macroeconomic variables – together with political bias – thwart the accuracy of budget forecasts. We improve accuracy by combining the forecasts of both private and public agencies for Italy over the period 1993-2012. A weighted combined forecast of the deficit/ ratio is superior to any single forecast. Deficits are hard to predict due to shifting economic conditions and political events. We test and compare predictive accuracy over time and although a weighted combined forecast is robust to breaks, there is no significant improvement over a simple RW model.

Concentrated Winding Multiphase Permanent Magnet Machine Design and Electromagnetic Properties – Case Axial Flux Machine

Concentrated winding permanent magnet machines and their electromagnetic properties are studied in this doctoral thesis. The thesis includes a number of main tasks related to the application of permanent magnets in concentrated winding open slot machines. Suitable analytical methods are required for the first design calculations of a new machine. Concentrated winding machines differ from conventional integral slot winding machines in such a way that adapted analytical calculation methods are needed. A simple analytical model for calculating the concentrated winding axial flux machines is provided. The next three main design tasks are discussed in more detail in the thesis. The magnetic length of the rotor surface magnet machines is studied, and it is shown that the traditional methods have to be modified also in this respect. An important topic in this study has been to evaluate and minimize the rotor permanent magnet Joule losses by using segmented magnets in the calculations and experiments. Determination of the magnetizing and leakage inductances for a concentrated winding machine and the torque production capability of concentrated winding machines with different pole pair numbers are studied, and the results are compared with the corresponding properties of integral slot winding machines. The thesis introduces a new practical permanent magnet motor type for industrial use. The special features of the machine are based on the option of using concentrated winding open slot constructions of permanent magnet synchronous machines in the normal speed ranges of industrial motors, for instance up to 3000 min-1, without excessive rotor losses. By applying the analytical equations and methods introduced in the thesis, a 37 kW 2400 min-1 12-slot 10-pole axial flux machine with rotor-surfacemounted magnets is designed. The performance of the designed motor is determined by experimental measurements and finite element calculations.

Etelä-Karjalan sosiaali- ja terveyspiirin kuntakohtaisen kustannuslaskentamallin kehittäminen

Työn tavoitteena oli tutkia Etelä-Karjalan sosiaali- ja terveydenhuollon kuntayhtymän kuntalaskutusta ja rakentaa laskentamalli, jolla kuntakohtaiset kustannukset pystytään laskemaan ja jakamaan. Tutkimusote oli konstruktiivinen. Tiedot kerättiin kuntayhtymän toiminta- ja taloustietojärjestelmistä sekä haastattelemalla organisaation asiantuntijoita. Työn tulokseksi saatu laskentamalli koostuu suoritepohjaisesta, asukaslukupohjaisista ja tarvepainotetuista asukaslukupohjaisista kustannusajureista, joilla kustannukset jaetaan piirin jäsenkunnille. Tällä sekamallilla pystytään toteuttamaan kuntalaskutusta, sillä se täyttää kuntalaskutusmallille asetetut vaatimukset. Työn tulosten perusteella tulo-osuusmalli olisi paras tapa toteuttaa kuntalaskutusta. Yksinkertainen rahoitusmalli mahdollistaa toiminnan vapaamman kehittämisen kuin sekamalli ja on lisäksi selkeämpi ja läpinäkyvämpi. Sekamallissa tulisi painottaa tarvepohjaisia asukaslukuajureita. Tärkeimmät ja suurimpia kustannuksia aiheuttavat alueet kannattaisi tuotteistaa.

Hallinnollinen sanktiointi

Tausta Suomessa lainsäätäjä reagoi helposti yhteiskunnalliseen häiriötekijään rikosoikeuden keinoin. Tästä on osoituksena se, että syksyllä 2010 varsinaisen rikoslain lisäksi rikoksesta oli säädetty 256 eri laissa. Suomalainen, lähtökohdiltaan maltillinen kontrolli- ja kriminaalipolitiikka on 1970-luvulla linjatun vastaisesti johtanut 2000-luvulle tultaessa rikosoikeudellisen kontrollin lisääntymiseen ja jopa kiristymiseen. Raja rikosten ja rikkomusten välillä on liudentunut ja paikoitellen kadonnut ja erityisesti turvallisuudesta on kehittynyt – käsitteeseen liittyvistä oikeudellisista jännitteistä huolimatta – keskeinen rikosoikeudellisen sääntelyn oikeutusperuste. Rikosoikeuden käyttäminen vähäisten rikosten kontrollointiin on aiheuttanut Suomeen viivästymisen ongelman. Yleisessä tiedossa on se, että Euroopan ihmisoikeustuomioistuin on antanut 2000-luvulla Suomelle kymmeniä tuomioita siksi, että rikosjuttuja on käsitelty viranomaisissa ja tuomioistuimissa liian kauan. Vähemmän on sen sijaan keskusteltu siitä, että myös vähäiset rikokset viivästyvät rikosoikeuden alan laajetessa ja viranomaisten voimavarojen ehtyessä. Suomessa ongelmaa on pyritty hoitamaan rikosoikeudellista toimivaltaa hallintoviranomaisille delegoimalla tilanteen ollessa nyt se, että uuden sakkomenettelylain voimaan tullessa noin 90 % rikosoikeudellisesta kompetenssista on poliisilla ja muilla hallintoviranomaisilla. Se taasen on ongelmallista perustuslain 3 §:ssä säädetyn vallanjakoperiaatteen kannalta. Välttämätöntä on korostaa myös sitä, että pääosin rikosoikeudelliseen kontrolliin perustuva systeemi aiheuttaa rikosoikeuden inflaatiota: rikosoikeuden arvostuksen vähenemisestä aiheutuvia ei-mittavissa olevia kuluja. Rikosoikeuden laajenemista vastaan esitetään kuitenkin harvoin kritiikkiä. Rikosoikeustieteen piirissäkään sille ei ole esitetty vakavasti otettavaa vaihtoehtoa. Esimerkiksi hallinnollisia sanktioita ei ole Suomessa – ei tosin muissa Pohjoismaissakaan – koettu rikosoikeuden vaihtoehtona, vaan usein rikosoikeutta täydentävänä järjestelmänä. Hallinnollisten sanktioiden käyttäminen rikosoikeuden ohessa ei ole ollut yksiselitteistä ja jäsenneltyä, yleisiin oppeihin perustuvaa. Kontrollin erityisille alueille, esimerkiksi sotilaskontrolliin, on lisäksi kehittynyt rikos- ja hallinto-oikeuden sekajärjestelmiä. Tutkimuskysymykset Käsillä olevassa artikkelimuotoisessa väitöskirjatutkimuksessa pyritään hahmottelemaan rikos- ja hallinto-oikeudellisten rangaistusjärjestelmien välisiä eroavaisuuksia Suomessa. Tutkimuksen keskeisin tehtävä on sen pohtiminen, millä tavalla 2010-luvulle tultaessa olisi tutkimuksen empiiriset ja teoreettiset lähtökohdat huomioon ottaen järkevää ja tarkoituksenmukaista rangaista. Tällä perusteella kehitetään yksikertaista hallintosanktiointiteoreettista mallia, että sitä hyväksikäyttäen lainvalmisteluprosessin sanktiointitilanteessa, sanktiosta päätettäessä, olisi mahdollista asettaa oikeusturvan vähimmäistakeet täyttävällä tavalla oikeus- ja muilta vaikutuksiltaan rationaalinen seuraamus sekä säätää sen määräämiseksi yhteiskunnallisilta vaikutuksiltaan tehokas ja riittävän oikeusturvallinen menettely. Tutkimustehtävä on tiivistetysti 1) hallinnollisten sanktioiden ja rikosoikeudellisten rangaistusten ja niiden alan määrittäminen, 2) hallinnollisten sanktioiden sääntelymallien valintaperusteluiden selvittäminen, 3) hallintosanktioteoreettisen mallin kehittäminen lainvalmisteluprosessia varten sekä 4) de lege ferenda -suositusten tekeminen rangaistavuuden hyväksyttävyyden ja joutuisuuden parantamiseksi. Menetelmä ja aineistot Tutkimus kytkeytyy teoreettisen rikosoikeustieteen, hallinto-oikeustieteen ja prosessioikeustieteen alalle ja se on luonteeltaan ongelmakeskeinen. Tieteenalojen väliset painotukset ja niiden vaikutus vaihtelevat tutkimuksessa. Vaikka tutkimus on monella tavalla luonteeltaan teoreettinen, siinä rakennetaan nimenomaan lainsäädäntötyötä ja lainvalmistelua tukevaa tutkimusta ja teoriaa. Tältä osin näkökulma liittyy kriminalisointiteoreettisessa tutkimuksessa hahmotettuun lainsäätäjän oikeuslähdeoppia koskevaan uuteen näkökulmaan, jolla on yhteyksiä lainsäädäntötutkimukseen ja oikeusteoriassa hahmotettuun legisprudence-tutkimusuuntaukseen, näkökulman suuntautuessa lainsäädäntötasolle. Tutkimuksen lähteistä suurin osa on oikeustieteellistä kirjallisuutta, jonka pääosa muotoutuu suomalaisesta oikeustieteellisestä kirjallisuudesta. Myös pohjoismaalaista, saksalaista ja hieman myös anglosaksista kirjallisuutta on käytetty. Kansainvälisten kirjallisuuslähteiden merkitys ei ole ollut merkittävä, koska kattava eurooppalainen näkemys aihepiiristä on pyritty saamaan Euroopan ihmisoikeustuomioistuimen ratkaisukäytäntöä hyödyntäen. Tutkimuksen lähteinä on käytetty laajasti myös kansallista lainvalmisteluaineistoa, erityisesti hallituksen esityksiä ja perustuslakivaliokunnan lausuntokäytäntöä. Johtopäätökset Kriminaali- ja/tai kontrollipolitiikassa on juuri nyt tärkeää pohtia, millä tavalla 2010-luvulle tultaessa on järkevää ja tarkoituksenmukaista rangaista. Tähän voisi olla mahdollista vastata tutkimuksessa kehitettävällä hallintosanktiointiteoreettisella mallilla. Mallin kehittäminen on edellyttänyt yhteiskunnallisten sanktiokäytäntöjen oikeusvaltioopillista tarkastelua, jolloin sanktioiden yhteiskunnalliseen merkitykseen pureutuminen kuvailee myös sitä, millainen modernin oikeusvaltion tila tällä hetkellä on. Perinteisten oikeusvaltioiden paradigmojen käyttäminen ei välttämättä edistä relevantin oikeusvaltiollisen sanktiointiteoreettisen mallin kehittämistä. Voi olla niinkin, että klassinen oikeusvaltio-oppi ja oletetunlaiset rikosoikeuden erityiset elementit eivät enää vastaa yhteiskuntatodellisuutta. Näin rankaisemisen yleiset opit voivat nousta kehittämisen kohteeksi oikeusvaltiollisuuden elementtien toteuttamiseksi valtavasta kasvaneessa hallintoyhteiskunnassa – hallinto-johtoisessa yhteiskunnallisessa todellisuudessa. Suomen rikoslaki sisältää laajassa merkityksessä sadoittain erilaatuisia kriminalisointeja, joiden merkitys on usein hallinnon toimintaa subventoiva, symbolinen tai jonkin toisen kriminalisoinnin vaikutusta tehostamaan pyrkivä. Tällainen rikoslaki on tehtävänsä, vaikuttavuutensa ja hyväksyttävyytensä kannalta ongelmallinen. Suomalainen hallinnollisten sanktioiden järjestelmä ei sekään ole järkevä ja tarkoituksenmukainen, yleisiin oppeihin perustuva systeemi. Myös yleiseurooppalainen kehitys näyttäisi viittaavan siihen, että Suomessa on tarve kehittää sekä rikosoikeutta että sille vaihtoehtoista hallintosanktioiden järjestelmää, sanktio-oikeutta. Tämä edellyttää lainsäädäntöuudistuksia.

Dieselsähköisen laivan pyörimisnopeussäädettyjen voimansiirtokonseptien mallinnus ja vertailu

Tässä työssä tutkitaan eri voimansiirtokonseptien vaikutusta referenssitapauksen polttomoottorivoimalaitoksen energiatehokkuuteen ja polttoaineenkulutukseen staattisessa tilan-teessa. Referenssitapaukseksi on valittu ulkomerellä toimiva huoltoalus. Työssä esitellään dieselsähköisen laivan voimansiirtokonseptien toteutusvaihtoehtoja ja luodaan katsaus valittuihin generaattoreihin sekä taajuusmuuttajiin. Voimansiirtokonseptien hankintahintaa arvioidaan saatujen hintatietojen ja aikaisempien tutkimusten avulla. Lisäksi konseptien energian- ja polttoaineenkulutusta arvioidaan vuositasolla staattisessa tilanteessa. Perinteiselle kiinteän pyörimisnopeuden toteutukselle löydettiin haastajia sekä konseptien kuluttaman energian, että polttoaineen kannalta tarkasteltuna. Lisäksi työssä muodostetaan referenssialusta vastaava yksinkertainen simulointimalli, jolla voidaan arvioida voimalaitoksen tehohäviöitä sekä polttoaineenkulutusta eri ajotavoilla. Simulointimallilla tutkitaan myös energiavaraston tuomia etuja lisäämällä energiavarasto malliin. Mallia simuloitiin paikoitusajossa ilman energiavarastoa, sekä sen kanssa. Energiavaraston avulla saavutettiin merkittävät polttoainesäästöt.

Tuotantostrateginen Make or buy -päätöksenteko metalliteollisuusalan yrityksessä

Tuotantostrategiaan perustuvien ostaa-valmistaa, eli Make or buy -päätösten merkitys on korostunut yritysten dynaamisen toimintaympäristön myötä. Päätöksissä tehdyt virheet voivat olla kohtalokkaita yrityksen kilpailukyvylle. Diplomityön tavoitteena on luoda Make or buy -päätöksentekoa ohjaava viitekehys yrityksen kansainväliseen käyttöön. Tavoitteeseen sisältyy luodun Make or buy -mallin toimivuuden todentaminen case-tutkimuksella. Make or buy -päätöksenteossa korostuvat talouden, osaamisen ja riskien näkökulmat. Tehtyjä päätöksiä tulee uudelleenarvioida ja tarvittaessa päivittää toimintaympäristön muuttuessa. Päätöksentekomallin tulee siis olla toistuvaa käyttöä ajatellen selkeä ja helppokäyttöinen. Työssä kehitetty kirjallisuusaineistoon perustuva Make or buy –päätöksenteon viitekehys ohjaa yritystä strategisen, taktisen ja operatiivisen tason päätöksissä. Lisäksi malli ohjaa organisaatiota päätöksentekoroolien määrittämisessä. Viitekehys sisältää strukturoidun päätöksentekomallin strategisiin ja taktisiin päätöksiin sekä yksinkertaisen valintamallin operatiivisiin päätöksiin. Operatiivisen tason eriyttämisellä pyritään helpottamaan mallien käyttöä. Työssä rakennetun strukturoidun viitekehyksen toimivuuden testaus esitetään empiirisessä vaiheessa.

Monimoottorikäyttöjen suojaukset, mitoitus ja ohjeistus

Työssä tutkitaan pienitehoisen monimoottoritaajuusmuuttajakäytön yhteismuotovirtojen aiheuttamia ongelmia. Työn tavoitteena on muodostaa monimoottorikäyttöjen toteuttajille opastus, jonka avulla sähkökäytön suunnittelun alkuvaiheessa voidaan ottaa huomioon monimoottorikäytön erikoistarpeita. Työn teoriaosuudessa esitellään taajuusmuuttajan vaihtosuuntaustekniikan aiheuttamia ongelmia, moottorikaapelin mallintamista ja vertaillaan ongelmien ratkaisukeinoja pienitehoisten taajuusmuuttajien näkökulmasta. Yhteismuotoista virtaa tutkitaan mittaamalla rakennetulla monimoottorikäytöllä sekä simuloimalla vaihdellen kaapelin pituutta ja moottorien lukumäärää. Mittaamalla vertaillaan myös virran suodatusratkaisuja. Muodostettu simulointimalli on hyvin yksinkertainen ja luotettavammat virta-arvot saadaankin mittauksella. Kuitenkin työn perusteella voidaan antaa ohjeita monimoottorikäytön suunnittelulle. Esimerkiksi jokaiselle moottorille täytyy suunnitella erillinen suojaus ja taajuusmuuttaja on syytä mitoittaa todellisen kuormavirran mukaan. Yhteismuotoisen virran aiheuttamat ongelmat ovat sitä pienempiä, mitä vähemmän moottoreita on rinnakkain ja mitä lyhyempi moottorikaapelien yhteispituus on.

Thermodynamic properties of dilute HBr(aq) and HI(aq)

The theory of electrolyte solutions was described by explaining Debye–Hückel theory and deriving the Debye–Hückel equation for the mean activity coefficient. Simple two-parameter Hückel equation was used for the calculation of the activity coefficients of aqueous hydrobromic and hydriodic acids up to 0.5 mol/kg at temperatures from (0 to 60) °C and from (0 to 50) °C, respectively. The parameters were observed to be independent of the temperature. The Hückel equation for the osmotic coefficients of water in the studied solutions was compared to that of Pitzer model by predicting the vapor pressures up to 1 mol/kg at 25 °C. The experimental vapor pressures over the reference electrolyte solutions were calculated with the Pitzer equation for the osmotic coefficients for isopiestic data in this comparison. The simple Hückel model was found to be equally good as the Pitzer model for both hydrobromic and hydriodic acids up to 0.5 mol/kg at 25 °C but applies also to other temperatures studied.