Teclat virtual amb predicció del llenguatge

L'objectiu de la realització d'aquest treball és la creació d'un teclat virtual destinat a ajudar a persones amb mobilitat reduïda, que no poden utilitzar el teclat físic de l'ordinador, a escriure intentant aconseguir una velocitat d'escriptura raonable per a textos de qualsevol mida. Per aconseguir aquesta velocitat d'escriptura raonable s'ha implementat un sistema de predicció del llenguatge que té dos aspectes. D'una banda es prediuen paraules segons la seva freqüència d'ús en un determinat diccionari i, d'altra banda, es prediuen paraules seguint les regles d'escriptura de la gramàtica catalana. Un altre aspecte important era que el programa creat es pogués utilitzar en diferents sistemes operatius ja que només hi havia versions específiques per a cada un d'ells. El programa creat es pot executar en els sistemes operatius Windows XP, Mac OS i Ubuntu Linux. El programa creat pretén ser una base per a posteriors millores i ampliacions en diferents parts del seu conjunt. No obstant això, com a resultat s'ha obtingut un programa que permet escriure raonablement ràpid i permet a l'usuari gestionar diccionaris i els dos tipus de predicció que s'han implementat.

Reconeixement de gestos de la mà amb el sensor Kinect

El reconeixement dels gestos de la mà (HGR, Hand Gesture Recognition) és actualment un camp important de recerca degut a la varietat de situacions en les quals és necessari comunicar-se mitjançant signes, com pot ser la comunicació entre persones que utilitzen la llengua de signes i les que no. En aquest projecte es presenta un mètode de reconeixement de gestos de la mà a temps real utilitzant el sensor Kinect per Microsoft Xbox, implementat en un entorn Linux (Ubuntu) amb llenguatge de programació Python i utilitzant la llibreria de visió artifical OpenCV per a processar les dades sobre un ordinador portàtil convencional. Gràcies a la capacitat del sensor Kinect de capturar dades de profunditat d’una escena es poden determinar les posicions i trajectòries dels objectes en 3 dimensions, el que implica poder realitzar una anàlisi complerta a temps real d’una imatge o d’una seqüencia d’imatges. El procediment de reconeixement que es planteja es basa en la segmentació de la imatge per poder treballar únicament amb la mà, en la detecció dels contorns, per després obtenir l’envolupant convexa i els defectes convexos, que finalment han de servir per determinar el nombre de dits i concloure en la interpretació del gest; el resultat final és la transcripció del seu significat en una finestra que serveix d’interfície amb l’interlocutor. L’aplicació permet reconèixer els números del 0 al 5, ja que s’analitza únicament una mà, alguns gestos populars i algunes de les lletres de l’alfabet dactilològic de la llengua de signes catalana. El projecte és doncs, la porta d’entrada al camp del reconeixement de gestos i la base d’un futur sistema de reconeixement de la llengua de signes capaç de transcriure tant els signes dinàmics com l’alfabet dactilològic.

Laakerikipinöintilaskurin toteuttaminen FPGA- piirillä

FPGA- piirit ovat viime vuosina kehittyneet tehokkaammiksi, mutta samalla niiden hinta on laskenut tasolle, jolloin ne ovat vaihtoehto yhä useampiin sovelluksiin. Kandidaatintyöni aiheena oli suunnitella ja mahdollisesti toteuttaa sulautettu laite, joka laskisi signaalissa esiintyvien pulssien lukumäärää. Sitä käytettäisiin mitattaessa kipinöintiä sähkömoottorin laakeroinnissa. Kipinät havaitaan moottorin ulkopuolelta UHF- antennilla. Antennisignaalista poimittavat pulssit ovat hyvin nopeita, joten digitaaliselta logiikalta vaaditaan myös erityistä nopeutta. Tämän takia laitetta lähdettiin toteuttamaan esimerkiksi mikrokontrollerin sijasta FPGA- piirin avulla. Pulssilaskurin toteutus onnistui suhteellisen vaivattomasti FPGAlla, ja sen toimivuutta käytännössä päästiin testaamaan todellisissa olosuhteissa.

Diagnostiikkayksikön kehittäminen rautatiesovellukseen

Suomessa rautatiellä käytetään muutamia tuhansia sähköisesti ohjattavia vaihteita, joiden toiminta varmistetaan määräajoin tehtävillä huolloilla. Työssä on tutkittu, onko kehitteillä olevalla vaihteenohjaimella mahdollista mitata ja analysoida vaihteen kunnonvalvontaan liittyviä suureita. Tutkimuksessa on tutustuttu rautatietekniikkaan sekä vaihdetta ohjaavaan vaihteenkääntölaitteeseen. Tutkimuksen perusteella on kehitetty sulautettuun järjestelmään perustuva mittaus- ja analysointijärjestelmäsovellus, joka tekee mittauksia, havaintoja ja johtopäätöksiä vaihteen toiminnasta. Mittaukset on suoritettu moottoria ohjaavista johtimista ja mittaustulokset on tallennettu analysointia ja jatkokäsittelyä varten. Ohjelmiston toimintaa on varmistettu mittauksilla sekä laboratorio-olosuhteissa että oikealla vaihteella testausympäristössä. Saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että kehitetyllä laitteistolla on mahdollista toteuttaa vaihdetta diagnosoivia mittauksia riittävän laadukkaasti ja tarkasti. Työssä kehitetty järjestelmäalusta soveltuu käytettäväksi vaihteen diagnostiikan jatkokehittämiselle.

A Communication Middleware Quality Enhancement with Qt Framework

In this thesis, a Peer-to-Peer communication middleware for mobile environment is developed using the Qt framework and the Qt Mobility extension. The Peer-to-Peer middleware – called as PeerHood – is for service sharing in network neighborhood. In addition, the PeerHood enables service connectivity and device monitoring functionalities. The concept of the PeerHood is already available in native C++ implementation on Linux platform using services from the platform. In this work, the PeerHood concept is remade to be based on use of the Qt framework. The objective of the new solution is to increase PeerHood quality with using functionalities from the Qt framework and the Qt Mobility extension. Furthermore, by using the Qt framework, the PeerHood middleware can be implemented to be portable cross-platform middleware. The quality of the new PeerHood implementation is evaluated with defined quality factors and compared with the existing PeerHood. Reliability, CPU usage, memory usage and static code analysis metrics are used in evaluation. The new PeerHood is shown to be more reliable and flexible that the existing one.

Some defects in two-dimensional spin-1/2 Heisenberg antiferromagnets: a numerical study of magnetic effects

En del av de intressantaste fenomenen inom dagens materialfysik uppstår ur ett intrikat samspel mellan myriader av elektroner. Högtemperatursupraledare är det mest berömda exemplet. Varken klassiska teorier eller modeller där elektronerna är oberoende av varandra kan förklara de häpnadsväckande effekterna i de starkt korrelerade elektronsystemen. I vissa kopparoxider, till exempel La2CuO4, är det känt att valenselektronerna till följd av en stark ömsesidig växelverkan lokaliseras en och en till kopparatomerna i föreningens CuO2 plan. Laddningarnas inneboende magnetiska moment—spinnet—får då en avgörande roll för materialets elektriska och magnetiska egenskaper, vilka i exemplets fall kan beskrivas med Heisenbergmodellen som är den grundläggande teoretiska modellen för mikroskopisk magnetism. Men exakt varför föreningarna kan bli supraledande då de dopas med överskottsladdningar är än så länge en obesvarad fråga. Min avhandling undersöker orenheters inverkan på Heisenbergmodellens magnetiska egenskaper—ett problem av både experimentell och teoretisk relevans. En etablerad numerisk metod har använts—en kvantmekanisk Monte Carlo teknik—för att utföra omfattande datorsimuleringar av den matematiska modellen på två dedikerade Linux datorkluster. Arbetet hör till området beräkningsfysik. De teoretiska modellerna för starkt korrelerade elektronsystem, däribland Heisenbergmodellen, är ytterst invecklade matematiskt sett och de kan inte lösas exakt. Analytiska utredningar bygger för det mesta på antaganden och förenklingar vars inverkningar på slutresultatet är ofta oklara. I det avseende kan numeriska studier vara exakta, det vill säga de kan behandla modellerna som de är. Oftast behövs bägge tillvägagångssätten. Den röda tråden i arbetet har varit att numeriskt testa vissa högaktuella analytiska förutsägelser rörande effekterna av orenheter i Heisenbergmodellen. En del av dem har vi på basen av mycket noggranna data kunnat bekräfta. Men våra resultat har också påvisat felaktigheter i de analytiska prognoserna som sedermera delvis reviderats. En del av avhandlingens numeriska upptäckter har i sin tur stimulerat till helt nya teoretiska studier.

Sähköauto osana älykästä sähköverkkoa – Ohjaus ja toiminnallisuudet

Tulevaisuudessa sähköverkko kohtaa monia haasteita, kun sähköautot yleistyvät, vaatien suuren tehotarpeen. Uusiutuvan energiantuotannon epävarma huipputehon tuotanto ei välttämättä pysty kattamaan sähköautoista johtuvaa suurta tehopiikkiä, jos suuret määrät ajoneuvoista kytketään yhtä aikaa lataukseen. Jos sähköajoneuvot voidaan ladata ohjatusti, ei välttämättä tarvita lisäenergian tuotantoa kattamaan kasvanutta huipputehon tarvetta. Lisäksi sähköajoneuvojen akut toimivat koko sähköverkolle energiavarastoina, jollaista ei ole ennen ollut. Älykkäällä sähköverkolla voidaan ohjata sähköajoneuvon latausta, mikäli ajoneuvossa on ohjausjärjestelmä ja akkujen varaustilan mittaus. Tässä kandidaatin työssä ohjelmoidaan mittaus- ja ohjauskortti plug-in hybridiautoa varten, jossa on V2G-ominaisuus. Ohjainkortista toteutetaan toimintakuvaus, jonka mukaan se myös ohjelmoidaan. Ohjainkortti mittaa akkujen jännitettä ja virtaa, joista voidaan määrittää akkujen varaustilat. Ohjainkortti lähettää tiedot eteenpäin PC:lle, jolta ohjainkortti saa käskyn toimintatilasta. Mittaustietojen perusteella voidaan seurata mahdollisia vikatilanteita. Kandidaatintyön aikana ohjainkorttia ei ehditty asentamaan ajoneuvoon, mutta laboratoriotestien mukaan voidaan todeta, että ohjainkortti on ohjelmallisesti toimiva. Mittauksissa selvisi, että ohjainkortin mittaustulot eivät olleet tarpeeksi tarkkoja käyttökohteeseen. Todettiin, että ohjainkortti vaatii rakenteellisia muutoksia mittaustuloksien parantamista varten, ennen ohjainkortin käyttöönottoa, mutta kandidaatintyön tavoitteet saavutettiin.

Design and implementation of robot gripper interface

This thesis presents a design for an asynchronous interface to Robotiq adaptive gripper s-model. Designed interface is a communication layer that works on top of modbus layer. The design contains function definitions, finite state machine and exceptions. The design was not fully implemented but enough was so that it can be used. The implementation was done with c++ in linux environment. Additionally to the implementation a simple demo program was made to show the interface is used. Also grippers closing speed and force were measured. There is also a brief introduction into robotics and robot grasping.

WLAN taistelukentällä

Taistelukentällä tapahtuva johtaminen on muuttunut 2010-luvulle tultaessa informaatioajan johtamiseksi, jossa käytettävissä olevan informaation määrä on kasvanut huomattavasti perinteisiin sotiin verrattuna. Antiikin taisteluissa joukon komentaja näki koko taistelukentän ja kykeni luomaan ymmärryksen tilanteesta silmien edessä aukeavan kuvan perusteella. Nykyisin komentajalle luodaan tiedustelun tuottama kuva vihollisen toiminnasta, omien joukkojen välittämä kuva omasta ryhmityksestä sekä esikuntien rakentama malli siitä, kuinka tilannekuvan osat liittyvät suunniteltuun kokonaisuuteen. Taistelukentällä joudutaan toimimaan olosuhteissa, joissa ei ole mahdollisuutta kytkeytyä laajakaistaiseen tiedonsiirtoverkkoon – lähiverkkoon eikä runko- tai liityntäverkon viestiasemaan. Tutkimus on lähtökohdiltaan kvantitatiivinen tapaustutkimus. Käytettävinä tutkimusmenetelminä ovat kirjallisuustutkimus, vaatimusmäärittely ja kenttäkokeet. Tutkimuksessa määritellään toiminnalliset ja tekniset vaatimukset WLAN-standardien mukaisille verkoille ja laitteille kolmessa rajatussa tapauksessa. Kenttäkokeilla on selvitetty tekniset ratkaisut ja asetukset, joilla tapaukset voidaan toteuttaa. Johtopäätökset on tehty hypoteettis – deduktiivisella päättelyllä. Tutkimustulosten yleisempää käytettävyyttä ajatellen tutkituista kokonaisuuksista on pyritty tekemään johtopäätöksiä myös tutkimustapauksista poikkeavissa olosuhteissa. Tutkimuksen perusteella tiedonsiirtojärjestelmän tulee jatkuvasti kyetä välittämään tilannetiedot riittävän tilannekuvan muodostamiseksi luotettavasti, eheänä ja oikea-aikaisesti. Verkkojen tulee mahdollistaa käyttäjän pääsy hänelle kuuluvaan tietoon. Verkon tiedonsiirtokapasiteetin tulee olla riittävä. Päätelaitteiden tulee kyetä liittymään eri verkkoihin viiveettömästi ilman asetusten muuttamista. Parhaiten näihin vaatimuksiin vastaavat Linux- pohjaiset solmut, jotka tukevat uusinta standardia. Rakennettaessa langatonta verkkoa rajattuun käyttöympäristöön tulee järjestelmään hankittavat laitteet kokeilla suunnitelluilla asetuksilla, jotta voidaan varmistua laitteiden ja asetusten toimivuudesta halutulla tavalla.

Research Data Management in the Cloud

Workshop at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

AOD 2.0: A category based submission add-on for DSpace 4.0

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Avoimet tuotealustat ja allianssit älytelevisiomarkkinoilla

Älytelevisiomarkkinat ovat nykyisellään pirstaloituneet eri valmistajien kehittäessä omia älytelevisioalustoitaan, mikä tekee sovelluskehittämisestä erittäin työlästä, kun kehitystyö pitää tehdä jokaiselle alustalle erikseen. LG:n ja Philipsin perustama Smart TV Alliance pyrkii yksinkertaistamaan sovelluskehittäjien työtä, samalla houkutellen lisää kehittäjiä alalle. Työssä tutustutaan tuotealustoihin, avoimeen ja suljettuun innovaatioon, sekä alliansseihin. Lisäksi perehdytään älytelevisioihin sekä tietenkin itse Smart TV Allianceen. Lisäksi tarkastellaan nykyistä markkina-asetelmaa ja arvioidaan yksittäisten toimijoiden tilannetta ja mahdollisia toimenpiteitä. Työn painopiste on fyysisen laitevalmistajan ja käyttöjärjestelmän kehittäjän/ylläpitäjän näkökulmasta. Työn kannalta tärkeässä roolissa ovat ohjelmistopohjaiset tuotealustat. Eritoten työssä käsitellään älytelevisioiden ohjelmistoa tuotealustana, mutta hyvä vaihtoehtoinen ja eritoten monille käytännönläheisempi esimerkki on tietokoneen käyttöjärjestelmä, kuten Microsoft Windows tai useat Linux-pohjaiset käyttöjärjestelmät. Keskeisenä ominaisuutena näissä kaikissa on, että itse käyttöjärjestelmä toimii yhteisenä pohjana, jonka päälle voidaan rakentaa muuta toiminnallisuutta, kuten pelejä ja toimistosovelluksia.

Sulautetun ohjausjärjestelmän kehittäminen 3D-tulostimelle

Kandidaatintyössä tutkittiin Adam Klodowskin tutkimuksessa käytetyn menetelmän soveltuvuutta 3D-tulostimen mekanismiin. Tutkimustyö liittyy RepRap-projektiin, jonka tavoitteena on valmistaa 3D-tulostin 3D-tulostetuista osista. Mekaniikasta oli luotu matemaattinen malli, jota tutkittiin simuloinnin avulla. Työssä toteutettiin täysin yksilöity sulautettu ohjausjärjestelmä kyseiselle mekanismille ja tutkittiin järjestelmän soveltuvuutta käytäntöön. Tavoitteena oli vähentää komponenttien lukumäärää ja pienentää laitteiston vaatimaa tilaa.

Implementing Green IT approach for transferring Big Data over Parallel Data Link

The whole research of the current Master Thesis project is related to Big Data transfer over Parallel Data Link and my main objective is to assist the Saint-Petersburg National Research University ITMO research team to accomplish this project and apply Green IT methods for the data transfer system. The goal of the team is to transfer Big Data by using parallel data links with SDN Openflow approach. My task as a team member was to compare existing data transfer applications in case to verify which results the highest data transfer speed in which occasions and explain the reasons. In the context of this thesis work a comparison between 5 different utilities was done, which including Fast Data Transfer (FDT), BBCP, BBFTP, GridFTP, and FTS3. A number of scripts where developed which consist of creating random binary data to be incompressible to have fair comparison between utilities, execute the Utilities with specified parameters, create log files, results, system parameters, and plot graphs to compare the results. Transferring such an enormous variety of data can take a long time, and hence, the necessity appears to reduce the energy consumption to make them greener. In the context of Green IT approach, our team used Cloud Computing infrastructure called OpenStack. It’s more efficient to allocated specific amount of hardware resources to test different scenarios rather than using the whole resources from our testbed. Testing our implementation with OpenStack infrastructure results that the virtual channel does not consist of any traffic and we can achieve the highest possible throughput. After receiving the final results we are in place to identify which utilities produce faster data transfer in different scenarios with specific TCP parameters and we can use them in real network data links.