Implicit methods for qualitative modeling of gene regulatory networks.

Advancements in high-throughput technologies to measure increasingly complex biological phenomena at the genomic level are rapidly changing the face of biological research from the single-gene single-protein experimental approach to studying the behavior of a gene in the context of the entire genome (and proteome). This shift in research methodologies has resulted in a new field of network biology that deals with modeling cellular behavior in terms of network structures such as signaling pathways and gene regulatory networks. In these networks, different biological entities such as genes, proteins, and metabolites interact with each other, giving rise to a dynamical system. Even though there exists a mature field of dynamical systems theory to model such network structures, some technical challenges are unique to biology such as the inability to measure precise kinetic information on gene-gene or gene-protein interactions and the need to model increasingly large networks comprising thousands of nodes. These challenges have renewed interest in developing new computational techniques for modeling complex biological systems. This chapter presents a modeling framework based on Boolean algebra and finite-state machines that are reminiscent of the approach used for digital circuit synthesis and simulation in the field of very-large-scale integration (VLSI). The proposed formalism enables a common mathematical framework to develop computational techniques for modeling different aspects of the regulatory networks such as steady-state behavior, stochasticity, and gene perturbation experiments.

Electronic control device exposure: a review of morbidity and mortality.

The use of electronic control devices has expanded worldwide during the last few years, the most widely used model being the Taser. However, the scientific knowledge about electronic control devices remains limited. We reviewed the medical literature to examine the potential implications of electronic devices in terms of morbidity and mortality, and to identify and evaluate all the existing experimental human studies. A single exposure of an electronic control device on healthy individuals can be assumed to be generally safe, according to 23 prospective human experimental studies and numerous volunteer exposures. In case series, however, electronic control devices could have deleterious effects when used in the field, in particular if persons receive multiple exposures, are intoxicated, show signs of "excited delirium," or present with medical comorbidities. As the use of electronic control devices continues to increase, the controversy about its safety, notably in potentially high-risk individuals, is still a matter of debate. The complications of electronic control device exposure are numerous but often recognizable, usually resulting from barbed dart injuries or from falls. Persons exposed to electronic control devices should therefore be fully examined, and traumatic lesions must be ruled out.

On the Condition Monitoring of Induction machines

The research of condition monitoring of electric motors has been wide for several decades. The research and development at universities and in industry has provided means for the predictive condition monitoring. Many different devices and systems are developed and are widely used in industry, transportation and in civil engineering. In addition, many methods are developed and reported in scientific arenas in order to improve existing methods for the automatic analysis of faults. The methods, however, are not widely used as a part of condition monitoring systems. The main reasons are, firstly, that many methods are presented in scientific papers but their performance in different conditions is not evaluated, secondly, the methods include parameters that are so case specific that the implementation of a systemusing such methods would be far from straightforward. In this thesis, some of these methods are evaluated theoretically and tested with simulations and with a drive in a laboratory. A new automatic analysis method for the bearing fault detection is introduced. In the first part of this work the generation of the bearing fault originating signal is explained and its influence into the stator current is concerned with qualitative and quantitative estimation. The verification of the feasibility of the stator current measurement as a bearing fault indicatoris experimentally tested with the running 15 kW induction motor. The second part of this work concentrates on the bearing fault analysis using the vibration measurement signal. The performance of the micromachined silicon accelerometer chip in conjunction with the envelope spectrum analysis of the cyclic bearing faultis experimentally tested. Furthermore, different methods for the creation of feature extractors for the bearing fault classification are researched and an automatic fault classifier using multivariate statistical discrimination and fuzzy logic is introduced. It is often important that the on-line condition monitoring system is integrated with the industrial communications infrastructure. Two types of a sensor solutions are tested in the thesis: the first one is a sensor withcalculation capacity for example for the production of the envelope spectra; the other one can collect the measurement data in memory and another device can read the data via field bus. The data communications requirements highly depend onthe type of the sensor solution selected. If the data is already analysed in the sensor the data communications are needed only for the results but in the other case, all measurement data need to be transferred. The complexity of the classification method can be great if the data is analysed at the management level computer, but if the analysis is made in sensor itself, the analyses must be simple due to the restricted calculation and memory capacity.

Factors affecting the adoption of electronic invoicing

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää tekijät, jotka vaikuttavat verkkolaskutuksen leviämiseen yrityksissä sekä selvittää verkkolaskutuksen levinneisyys Etelä-Karjalassa. Erityisesti haluttiin selvittää tekijät, jotka hidastavat diffuusiota. Työn teoreettinen osuus esittelee lyhyesti diffuusionkäsitettä; pääpaino on kirjallisuudesta löytyvillä innovaatioiden omaksumiseen vaikuttavilla tekijöillä. Teorian pohjalta muodostettiin 16 hypoteesia, jotka testattiin empiirisessä osassa. Empiirinen aineisto kerättiin eteläkarjalaisilta pk-yrityksiltä postikyselyn avulla. Vastanneet yritykset jaettiin verkkolaskutuksen omaksuneisiin ja ei-omaksuneisiin yrityksiin. Vastanneista yrityksistä 7.5 % käytti verkkolaskutusta. 17.8 % vasta testasi verkkolaskujen lähetystä ja/tai vastaanottamista. Näin ollen 25.3 % yrityksistä oli verkkolaskuominaisuudet tietojärjestelmissään. Suurin osa vastaajista ei ollut tehnyt päätöstä verkkolaskutukseen siirtymisen suhteen. Seitsemän hypoteesia jäi voimaan ja yhdeksän hylättiin.Hypoteesien ulkopuolelta löydettiin lisäksi kaksi tärkeää tekijää, joilla on mahdollisesti vaikutusta verkkolaskutuksen omaksumiseen yrityksissä. Yritykset kokivat, että suurempi painostus yrityksen ulkopuolelta nopeuttaisi penetraatiota, ja toisaalta verkkolaskutusta koskevan informaation määrä on koettu liian alhaiseksi. Työn lopussa esitellään toimenpide-ehdotuksia verkkolaskutuksen leviämisennopeuttamiseksi.

Electronic Business Model for International Software Market

Tämän diplomityön tavoitteena on muodostaa sähköinen liiketoimintamalli kansainvälisen ohjelmistoyrityksen tarpeisiin. Ohjelmiston uusi ominaisuus antaa kolmansille osapuolille mahdollisuuden määritellä itse rakennusmallintamisessa tarvittavia komponentteja, mikä luo mahdollisuuden uuteen liiketoimintaan. Liiketoimintamallien teoria ja asiantuntijoiden haastattelut tulevat osoittamaan, että paras ratkaisu tässä tapauksessa on portaali, joka rakentuu komponenttimarkkinoista, e-kaupasta ja virtuaaliyhteisöstä. Komponenttimarkkinat on jaettu vapaaseen vaihdantaan ja sertifioitujen kehittäjien kaupankäyntiin. Tämä tarjoaa mahdollisuuksia kehittäjille valita sitoutuneisuutensa taso, samoin kuin motivoi heitä osallistumaan. E-kauppa on suunniteltu sovelluksille ja monimutkaisemmille komponenteille. Virtuaaliyhteisön kautta käyttäjät voivat keskustella mielipiteistään ja saada tukea ohjelmiston käyttämiseen sekä komponenttien kehittämiseen.

Electrical Machines' Market in Russia

Venäjän valtion osuus maailmantaloudesta on pieni verrattuna sen maantieteelliseen kokoon, väkilukuun ja luonnonvaroihin. Sitä pidetään kuitenkin yhtenä tulevaisuuden merkittävistä kasvumarkkinoista. Venäjällä on tyypillisesti teollisuutta, joka hyödyntää luonnonvaroja ja tuottaa raaka-aineita sekä kotimaan että ulkomaiden markkinoille. Tällaisia tyypillisiä teollisuudenaloja Venäjällä ovat kaivos- ja metsäteollisuus sekä kemikaalien- kaasun- ja öljyntuotanto. Myös näiden teollisuusalojen tarvitsemien tuotantolaitteiden ja koneiden valmistusta on Venäjällä. Näitä koneita viedään Venäjältä entisiin neuvostovaltioihin ja päinvastoin. Tässä diplomityössä tutkitaan sähkömoottorien markkinapotentiaalia ja kilpailutilannetta Venäjällä. Venäjän osalta perehdytään sen kansantalouden tilaan ja tutkitaan sähkökonemarkkinoiden kokoa segmenteittäin monien erilähteiden avulla. Venäjän arvioidaan olevan erittäin potentiaalinen ja kasvava markkina-alue. Diplomityössä selvitetään ostoprosessia Venäjällä ja sähkökonemarkkinoiden ominaisuuksia kyseisellä alueella.

Design of a Condition Monitoring System for a Glass Wool Production Line

Työn tarkoituksena oli suunnitella kunnonvalvontajärjestelmä kahdelle lasivillan tuotantolinjalle. Suunnitteluprosessin lisäksi työssä on esitelty erilaisia kunnonvalvontamenetelmiä. Työn alussa on kerrottu erilaisista kunnonvalvontamenetelmistä, joilla voidaan seurata erilaisten laitteiden ja koneiden toimintakuntoa.Erityisesti työssä on tarkasteltu teollisuudessa yleistyviä kunnonvalvonnan värähtelymittauksia. Työssä suunniteltu kunnonvalvontajärjestelmä perustuu viiteen eri menetelmään, jotka ovat värähtelymittaus, lämpötilanmittaus lämpökameralla, lämpötilanmittaus kannettavalla mittarilla, kuuntelu elektronisella stetoskoopilla ja pyörivien osien kunnontarkkailu stroboskoopilla. Kunnonvalvontajärjestelmän suunnittelu on tehty useassa eri vaiheessa. Ensin työssä on kartoitettu tuotannon kannalta tärkeimmät laitteet ja niiden mahdolliset vikaantumistavat. Seuraavaksi on valittu sopivat kunnonvalvontamenetelmät ja tehty mittaussuunnitelma, jossa on esitetty eri laitteille suoritettavat mittaukset ja mittausten aikavälit.Lopuksi työssä on esitelty muutama esimerkkitapaus kunnonvalvontamenetelmien käytöstä sekä kerrottu mahdollisista tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksista.

FPGA-Based Control Design for Power Electronic Applications

Tehoelektoniikkalaitteella tarkoitetaan ohjaus- ja säätöjärjestelmää, jolla sähköä muokataan saatavilla olevasta muodosta haluttuun uuteen muotoon ja samalla hallitaan sähköisen tehon virtausta lähteestä käyttökohteeseen. Tämä siis eroaa signaalielektroniikasta, jossa sähköllä tyypillisesti siirretään tietoa hyödyntäen eri tiloja. Tehoelektroniikkalaitteita vertailtaessa katsotaan yleensä niiden luotettavuutta, kokoa, tehokkuutta, säätötarkkuutta ja tietysti hintaa. Tyypillisiä tehoelektroniikkalaitteita ovat taajuudenmuuttajat, UPS (Uninterruptible Power Supply) -laitteet, hitsauskoneet, induktiokuumentimet sekä erilaiset teholähteet. Perinteisesti näiden laitteiden ohjaus toteutetaan käyttäen mikroprosessoreja, ASIC- (Application Specific Integrated Circuit) tai IC (Intergrated Circuit) -piirejä sekä analogisia säätimiä. Tässä tutkimuksessa on analysoitu FPGA (Field Programmable Gate Array) -piirien soveltuvuutta tehoelektroniikan ohjaukseen. FPGA-piirien rakenne muodostuu erilaisista loogisista elementeistä ja niiden välisistä yhdysjohdoista.Loogiset elementit ovat porttipiirejä ja kiikkuja. Yhdysjohdot ja loogiset elementit ovat piirissä kiinteitä eikä koostumusta tai lukumäärää voi jälkikäteen muuttaa. Ohjelmoitavuus syntyy elementtien välisistä liitännöistä. Piirissä on lukuisia, jopa miljoonia kytkimiä, joiden asento voidaan asettaa. Siten piirin peruselementeistä voidaan muodostaa lukematon määrä erilaisia toiminnallisia kokonaisuuksia. FPGA-piirejä on pitkään käytetty kommunikointialan tuotteissa ja siksi niiden kehitys on viime vuosina ollut nopeaa. Samalla hinnat ovat pudonneet. Tästä johtuen FPGA-piiristä on tullut kiinnostava vaihtoehto myös tehoelektroniikkalaitteiden ohjaukseen. Väitöstyössä FPGA-piirien käytön soveltuvuutta on tutkittu käyttäen kahta vaativaa ja erilaista käytännön tehoelektroniikkalaitetta: taajuudenmuuttajaa ja hitsauskonetta. Molempiin testikohteisiin rakennettiin alan suomalaisten teollisuusyritysten kanssa soveltuvat prototyypit,joiden ohjauselektroniikka muutettiin FPGA-pohjaiseksi. Lisäksi kehitettiin tätä uutta tekniikkaa hyödyntävät uudentyyppiset ohjausmenetelmät. Prototyyppien toimivuutta verrattiin vastaaviin perinteisillä menetelmillä ohjattuihin kaupallisiin tuotteisiin ja havaittiin FPGA-piirien mahdollistaman rinnakkaisen laskennantuomat edut molempien tehoelektroniikkalaitteiden toimivuudessa. Työssä on myösesitetty uusia menetelmiä ja työkaluja FPGA-pohjaisen säätöjärjestelmän kehitykseen ja testaukseen. Esitetyillä menetelmillä tuotteiden kehitys saadaan mahdollisimman nopeaksi ja tehokkaaksi. Lisäksi työssä on kehitetty FPGA:n sisäinen ohjaus- ja kommunikointiväylärakenne, joka palvelee tehoelektroniikkalaitteiden ohjaussovelluksia. Uusi kommunikointirakenne edistää lisäksi jo tehtyjen osajärjestelmien uudelleen käytettävyyttä tulevissa sovelluksissa ja tuotesukupolvissa.

ME - Mobile Electronic Personality

Digital services require personal information for a variety of reasons. Due to advances in communication technology, new types of services are evolving alongwith traditional Internet services. Due to the diversity of services, the traditional approaches to personal information handling designed for Internet services are inadequate. Therefore, new approaches are necessary. In this thesis, a solution where personal information is stored in and accessed from the user's mobile device is presented. This approach is called Mobile Electronic Personality (ME). The ME approach is compared to the existing approaches which rely on a database either at a service, a trusted third party or a client program. Various personal information properties are taken into account in the comparison of storage locations. The thesis presents both the internal and the communication architecture of the ME. The internal architecture defines how the information is stored in the mobile device. The communication architecture defines how the information can be accessed by different types of services from the ME. The use of the architecture is described for services in different environments. A simple ME based solution for the authentication of a user is defined. The authentication of service, which is required to protect the privacy of the users is also presented.

Design of axial-flux permanent-magnet low-speed machines and performance comparison between radial-flux and axial-flux machines

This thesis presents an alternative approach to the analytical design of surface-mounted axialflux permanent-magnet machines. Emphasis has been placed on the design of axial-flux machines with a one-rotor-two-stators configuration. The design model developed in this study incorporates facilities to include both the electromagnetic design and thermal design of the machine as well as to take into consideration the complexity of the permanent-magnet shapes, which is a typical requirement for the design of high-performance permanent-magnet motors. A prototype machine with rated 5 kW output power at 300 min-1 rotation speed has been designed and constructed for the purposesof ascertaining the results obtained from the analytical design model. A comparative study of low-speed axial-flux and low-speed radial-flux permanent-magnet machines is presented. The comparative study concentrates on 55 kW machines with rotation speeds 150 min-1, 300 min-1 and 600 min-1 and is based on calculated designs. A novel comparison method is introduced. The method takes into account the mechanical constraints of the machine and enables comparison of the designed machines, with respect to the volume, efficiency and cost aspects of each machine. It is shown that an axial-flux permanent-magnet machine with one-rotor-two-stators configuration has generally a weaker efficiency than a radial-flux permanent-magnet machine if for all designs the same electric loading, air-gap flux density and current density have been applied. On the other hand, axial-flux machines are usually smaller in volume, especially when compared to radial-flux machines for which the length ratio (axial length of stator stack vs. air-gap diameter)is below 0.5. The comparison results show also that radial-flux machines with alow number of pole pairs, p < 4, outperform the corresponding axial-flux machines.

Direct torque control of permanent magnet synchronous machines - analysis and implementation

Thedirect torque control (DTC) has become an accepted vector control method besidethe current vector control. The DTC was first applied to asynchronous machines,and has later been applied also to synchronous machines. This thesis analyses the application of the DTC to permanent magnet synchronous machines (PMSM). In order to take the full advantage of the DTC, the PMSM has to be properly dimensioned. Therefore the effect of the motor parameters is analysed taking the control principle into account. Based on the analysis, a parameter selection procedure is presented. The analysis and the selection procedure utilize nonlinear optimization methods. The key element of a direct torque controlled drive is the estimation of the stator flux linkage. Different estimation methods - a combination of current and voltage models and improved integration methods - are analysed. The effect of an incorrect measured rotor angle in the current model is analysed andan error detection and compensation method is presented. The dynamic performance of an earlier presented sensorless flux estimation method is made better by improving the dynamic performance of the low-pass filter used and by adapting the correction of the flux linkage to torque changes. A method for the estimation ofthe initial angle of the rotor is presented. The method is based on measuring the inductance of the machine in several directions and fitting the measurements into a model. The model is nonlinear with respect to the rotor angle and therefore a nonlinear least squares optimization method is needed in the procedure. A commonly used current vector control scheme is the minimum current control. In the DTC the stator flux linkage reference is usually kept constant. Achieving the minimum current requires the control of the reference. An on-line method to perform the minimization of the current by controlling the stator flux linkage reference is presented. Also, the control of the reference above the base speed is considered. A new estimation flux linkage is introduced for the estimation of the parameters of the machine model. In order to utilize the flux linkage estimates in off-line parameter estimation, the integration methods are improved. An adaptive correction is used in the same way as in the estimation of the controller stator flux linkage. The presented parameter estimation methods are then used in aself-commissioning scheme. The proposed methods are tested with a laboratory drive, which consists of a commercial inverter hardware with a modified software and several prototype PMSMs.

Evaluation of an electronic nose to assess fruit ripeness

The main goal of our study was to see whether an artificial olfactory system can be used as a nondestructive instrument to measure fruit maturity. In order to make an objective comparison, samples measured with our electronic nose prototype were later characterized using fruit quality techniques. The cultivars chosen for the study were peaches, nectarines, apples, and pears. With peaches and nectarines, a PCA analysis on the electronic nose measurements helped to guess optimal harvest dates that were in good agreement with the ones obtained with fruit quality techniques. A good correlation between sensor signals and some fruit quality indicators was also found. With pears, the study addressed the possibility of classifying samples regarding their ripeness state after different cold storage and shelf-life periods. A PCA analysis showed good separation between samples measured after a shelf-life period of seven days and samples with four or less days. Finally, the electronic nose monitored the shelf-life ripening of apples. A good correlation between electronic nose signals and firmness, starch index, and acidity parameters was found. These results prove that electronic noses have the potential of becoming a reliable instrument to assess fruit ripeness.