Oxygen adsorption on clean and oxygen precovered Cu(100)

Kuparipinnan hapettumisen alkuvaiheet ovat vielä nykyisin tutkijoille epäselviä. Kuitenkin, jotta hapettumisprosessia voitaisiin säädellä, on sangen tärkeää ymmärtää mistä varsinainen hapettuminen lähtee liikkeelle ja mitkä ovat hapettumisen seuraavat vaiheet. Tähän kysymykseen haetaan vastauksia tässä työssä käyttäen puhtaasti teoreettisia menetelmiä pinnan käsittelyssä. Aikaisempien teoreettisten ja kokeellisten tutkimusten välillä on pieni ristiriita liittyen hapen tarttumistodennäköisyyteen. Teoreettisten tutkimusten mukaan happi ei puhtaalle pinnalle tullessaan näe potentiaalivallia, mutta kokeelliset tutkimukset osoittavat sellaisen kuitenkin olevan. Tuohon ristiriitaan pureudutaan käyttäen aikaisemmista laskuista poikkeavaa kvanttimekaaniseen molekyylidynamiikkaan perustuvaa lähestymistapaa. Työssä havaitaan, että aikaisemmin yleisesti käytetty menetelmä hukkaa huomattavan määrän tietoa ja siten tutkijat eivät voi ainoastaan tyytyä tarkastelemaan kyseisellä menetelmällä saatuja tuloksia. Kuparipinnalle havaittiin, että korkeilla molekyylin kineettisen energian arvolla aikaisemmin suoritetut laskut hajottavista trajektoreista pitävät paikkansa, mutta matalilla kineettisen energian arvoilla molekyyli kohtaa erittäin voimakkaan ``steering'' vaikutuksen ja trajektorit joiden piti olla hajottavia johtavatkin molekulaariseen adsorptioon. Kun hapen konsentraatio pinnalla on suurempi kuin 0.5 ML, pinta rekonstruoituu. Myös rekonstruktion jälkeistä pintaa on tutkittu samanlaisilla menetelmillä kuin puhdasta pintaa. Rekonstruoituneelle pinnalle ei löydetty hajottavia trajektoreita ja havaittiin, että hapelle annetun kineettisen energian matalilla arvoilla myös tässä tapauksessa on erittäin voimakas ``steering'' vaikutus.

Stellar population synthesis: the effect of improved Asymptotic Giant Branch models and of interstellar dust on mass-to-light–color relations

Teoreettisen populaatiosynteesin avulla voidaan mallintaa tähtijoukkojen ja galaksien fotometrisiä ominaisuuksia yhdistämällä yksittäisten tähtien tuottama säteily, joka saadaan teoreettisista tähtien kehitysmalleista. Valitsemalla sopiva massajakauma syntyville tähdille voidaan muodostaa yksinkertainen tähtipopulaatio, joka koostuu saman ikäisistä ja kemialliselta koostumukseltaan yhtenäisistä tähdistä. Monimutkaisempia tähtipopulaatioita voidaan muodostaa konvoloimalla yksinkertaisten tähtipopulaatioiden luminositeetti jonkin valitun tähtienmuodostushistorian kanssa sekä yhdistämällä näin muodostettuja populaatioita. Tässä työssä tarkastellaan asymptoottisen jättiläishaaran (AGB) tähtien uusien, tarkentuneiden evoluutiomallien vaikutusta populaatiosynteesin tuloksiin niin yksinkertaisten tähtipopulaatioiden kuin galaksien mallinnukseen soveltuvien monimutkaisempien tähtipopulaatioiden kohdalla. Työn päätarkoitus on tuottaa uudistuneisiin malleihin perustuvat populaation massa-luminositeetti -suhteen ja värin väliset relaatiot (MLC-relaatiot). MLC-relaatioita voidaan käyttää populaation massan määrittämiseen sen fotometristen ominaisuuksien (väri, luminositeetti) perusteella. Lisäksi tutkitaan tähtienvälisen pölyn vaikutusta yksinkertaisen spiraaligalaksimallin MLC-relaatioihin. Työssä käytetyt tähtien kehitysmallit perustuvat julkaisuun Marigo et al. (Astronomy & Astrophysics 482, 2008). Havaitaan, että AGB-tähtien vaikutus populaation integroituun luminositeettiin on pieni näkyvillä aallonpituuksilla, mutta merkittävä lähi-infrapuna-alueella. Vaikutus MLC-relaatioihin on vastaavasti merkittävä tarkkailtaessa luminositeettia lähi-infrapunassa sekä käytettäessä värejä, joissa yhdistetään optisia ja lähi-infrapunan kaistoja. Todetaan, että MLC-relaatioiden käyttö lähi-infrapunassa edellyttää tarkentuneen AGB-vaiheen sisällyttämistä populaatiosynteesin malleihin. Tähtienvälisen pölyn vaikutus MLC-relaatioihin todetaan riippuvan käytetystä kaistasta ja väristä, mutta vaikutuksen havaitaan olevan suurin optisen ja lähi-infrapunan väriyhdistelmillä.

Kasvatus on kasvamaan saattamista. Kasvatusfilosofinen tutkimus J. A. Hollon sivistyskasvatusajattelusta

Tutkimukseni käsittelee J. A. Hollon (1885–1967) sivistyskasvatusajattelua. Hollo oli monitoiminen kulttuurivaikuttaja, joka toimi kriitikkona, kirjailijana, suomentajana ja kasvatustieteilijänä. Häntä voidaan pitää J. V. Snellmanin rinnalla yhtenä merkittävimpänä suomalaisena kasvatusajattelijana. Hänen kasvatusajattelustaan ei ole kuitenkaan aiemmin tehty väitöskirjatason tutkimusta. Tutkimuskysymykseni ovat seuraavat: 1. Millainen on Hollon näkemys kasvatuksesta, kasvatuksen maailmasta ja kasvatuksen teoriasta? 2. Mikä on Hollon käsitys kasvattajan ja kasvatettavan merkityksestä kasvatustapahtumassa? 3. Mitä asioita sisältyy sivistyskasvatuksen eli kasvamaan saattamisen elementteihin? Tutkimukseni on kasvatusfilosofinen. Tutkimusmenetelmäni on systemaattinen analyysi ja lähestymistapani on hermeneuttinen. Tutkimukseni pääaineistona ovat Hollon kasvatusta koskevat kirjoitukset, joista tärkeimmät ovat Mielikuvitus ja sen kasvattaminen I-II (1918, 1919), Kasvatuksen maailma (1927), Kasvatuksen teoria (1927) ja Itsekasvatus ja elämisen taito (1931). Hollon mukaan kasvatuksen maailma on suhteellisen itsenäinen elämänmuoto (Lebensform), jolla on oma ontologinen erityislaatunsa, so. sui generis. Kasvatusoppia ei pidä redusoida psykologiaan tai filosofiaan, koska sillä tavoin se menettää tieteellisen itsenäisyytensä. Hollon mielestä kasvatuksen teoria on teoria käytäntöä varten. Kasvatuksen teorian luomisessa tulee ottaa huomioon kasvatuksen maailman erityispiirteenä oleva kokonaisvaltainen näkökulma ja elämän palvelemisen päämäärä. Kasvattaminen on aina myös eettistä toimintaa. Kasvatuksen tavoitteena on hyvä elämä. Hollon mukaan kasvattajan tehtävä on luoda kasvatettavalleen eheä sivistyksellinen perusta. Tämä voi tapahtua vain laaja-alaisen sivistyskasvatuksen avulla, jonka runkona on antiikin humanistinen sivistysperinne. Sivistyskasvatukseen kuuluvat älyllinen, eettinen, uskonnollinen, esteettinen ja toiminnallinen kasvatus. Mielikuvituksen avulla kasvattaja voi yhdistää kasvatuksen osa-alueet eheäksi kokonaisuudeksi. Ilman mielikuvitusta erilaiset ilmiöt olisivat pirstaleisina, toisistaan erillisinä osina ihmisen mielessä. Opettajan persoona on merkittävä tekijä kasvatuksessa. Se tulee ottaa huomioon opettajankoulutuksen eli kasvattajan kasvattamisen valinnoissa. Opettaja-kasvattajan on tärkeää opiskella laajasti humanistisia opintoja, koska kasvatuksessa on kysymys ihmisestä. Ennen kaikkea kasvattajan eettistä ja esteettistä kykyä tulee harjoituttaa. Näin hän oppii käyttämään mielikuvitustaan kasvatustapahtumassa siten, että hän tulee kasvatuksellisesti näkeväksi kasvamaan saattajaksi, joka ymmärtää sen, mikä kussakin tilanteessa vaatii erityistä huomiota. Tutkimukseni osoittaa, että Hollon henkitieteellinen ja fenomenologis-hermeneuttinen kasvatusnäkemys ei ole vain vastaparadigma empiiriselle kasvatustieteelle, vaan myös nykyajan teknis-taloudelliselle eetokselle, joka yhtäältä uhkaa välineellistää kasvatuksen ja toisaalta väärällä tavoin tieteellistää kasvatuksen tutkimuksen. Tämän takia kasvatusoppi kysymyksineen uhkaa siirtyä kasvatuskeskustelussa syrjemmälle, jopa hävitä kokonaan. Kasvatuksen ja kasvatuksen tutkimuksen vaarana on niiden liiallinen sitouttaminen tuotantoelämän jatkeeksi, minkä seurauksena on ihmisyyden toteuttamisen vaikeutuminen. Tutkimuksen lopuksi esitän ideaalikoulunäkemykseni, joka perustuu osittain Hollon kasvatusnäkemykseen. Hollon näkemys on yhä ajankohtainen ja merkittävä kontribuutio kasvatusta, sen teoriaa ja käytäntöä koskevaan keskusteluun.

David Shemilt

Pictured here is Brock swimmer, and Olympian, David Shemilt on June 7, 1984.

On a resurgence of management simulations and games

The past few years have seen a significant resurgence of interest in ‘management games’ and ‘management flight simulators’, one particularly active source of such work being the system dynamics community. After proposing a distinction between games and simulations, this paper provides some background to these developments by briefly describing the historical roots of the field and the fundamental ideas of the system dynamics community, which are now giving rise to ‘microworlds’. The training advantages of management simulations and games are then discussed. The paper closes with a note on the research and findings of the system dynamics field and by offering some words of warning on the perils of simulation and game use. Two scenarios for how the use of simulations and games as management education devices might develop in the future are proposed. An Appendix describes five examples of very different types of management simulations and games.

A Reading by David Wojhan

A Reading by David Wojhan on January 1, 1983.

On the detection of dynamic responses in a drought-perturbed tropical rainforest in Borneo

The dynamics of aseasonal lowland dipterocarp forest in Borneo is influenced by perturbation from droughts. These events might be increasing in frequency and intensity in the future. This paper describes drought-affected dynamics between 1986 and 2001 in Sabah, Malaysia, and considers how it is possible, reliably and accurately, to measure both coarse- and fine-scale responses of the forest. Some fundamental concerns about methodology and data analysis emerge. In two plots forming 8 ha, mortality, recruitment, and stem growth rates of trees ≥10 cm gbh (girth at breast height) were measured in a ‘pre-drought’ period (1986–1996), and in a period (1996–2001) including the 1997–1998 ENSO-drought. For 2.56 ha of subplots, mortality and growth rates of small trees (10–<50 cm gbh) were found also for two sub-periods (1996–1999, 1999–2001). A total of c. 19 K trees were recorded. Mortality rate increased by 25% while both recruitment and relative growth rates increased by 12% for all trees at the coarse scale. For small trees, at the fine scale, mortality increased by 6% and 9% from pre-drought to drought and on to ‘post-drought’ sub-periods. Relative growth rates correspondingly decreased by 38% and increased by 98%. Tree size and topography interacted in a complex manner with between-plot differences. The forest appears to have been sustained by off-setting elevated tree mortality by highly resilient stem growth. This last is seen as the key integrating tree variable which links the external driver (drought causing water stress) and population dynamics recorded as mortality and recruitment. Suitably sound measurements of stem girth, leading to valid growth rates, are needed to understand and model tree dynamic responses to perturbations. The proportion of sound data, however, is in part determined by the drought itself.

On the similarity of Sturm-Liouville operators with non-Hermitian boundary conditions to self-adjoint and normal operators

We consider one-dimensional Schrödinger-type operators in a bounded interval with non-self-adjoint Robin-type boundary conditions. It is well known that such operators are generically conjugate to normal operators via a similarity transformation. Motivated by recent interests in quasi-Hermitian Hamiltonians in quantum mechanics, we study properties of the transformations and similar operators in detail. In the case of parity and time reversal boundary conditions, we establish closed integral-type formulae for the similarity transformations, derive a non-local self-adjoint operator similar to the Schrödinger operator and also find the associated “charge conjugation” operator, which plays the role of fundamental symmetry in a Krein-space reformulation of the problem.

Papers of David Sewall, 1753-1756

Three letters written to David Sewall (Harvard AB 1755). The first letter, written on September 21, 1753 by Samuel Sewall in York, to his brother at Harvard sends general news, asks after a hat sent to David, and requests he have a wig made for him. The second letter, written by Harvard student David Wyer on August 28, 1756, enthusiastically thanks Sewall for his past advice. The third letter, also sent from his brother Samuel in York on December 9, 1766, offers David advice on love. The two later letters were sent to Sewall while he was a schoolmaster in Wells, Maine.

Dynamics of on-line learning in radial basis function networks

On-line learning is examined for the radial basis function network, an important and practical type of neural network. The evolution of generalization error is calculated within a framework which allows the phenomena of the learning process, such as the specialization of the hidden units, to be analyzed. The distinct stages of training are elucidated, and the role of the learning rate described. The three most important stages of training, the symmetric phase, the symmetry-breaking phase, and the convergence phase, are analyzed in detail; the convergence phase analysis allows derivation of maximal and optimal learning rates. As well as finding the evolution of the mean system parameters, the variances of these parameters are derived and shown to be typically small. Finally, the analytic results are strongly confirmed by simulations.

On-line learning with adaptive back-propagation in two-layer networks

An adaptive back-propagation algorithm parameterized by an inverse temperature 1/T is studied and compared with gradient descent (standard back-propagation) for on-line learning in two-layer neural networks with an arbitrary number of hidden units. Within a statistical mechanics framework, we analyse these learning algorithms in both the symmetric and the convergence phase for finite learning rates in the case of uncorrelated teachers of similar but arbitrary length T. These analyses show that adaptive back-propagation results generally in faster training by breaking the symmetry between hidden units more efficiently and by providing faster convergence to optimal generalization than gradient descent.

On-line learning in radial basis functions networks

An analytic investigation of the average case learning and generalization properties of Radial Basis Function Networks (RBFs) is presented, utilising on-line gradient descent as the learning rule. The analytic method employed allows both the calculation of generalization error and the examination of the internal dynamics of the network. The generalization error and internal dynamics are then used to examine the role of the learning rate and the specialization of the hidden units, which gives insight into decreasing the time required for training. The realizable and over-realizable cases are studied in detail; the phase of learning in which the hidden units are unspecialized (symmetric phase) and the phase in which asymptotic convergence occurs are analyzed, and their typical properties found. Finally, simulations are performed which strongly confirm the analytic results.