Evaluation of performance analysis software for Linux computing cluster

Tietokonejärjestelmän osien ja ohjelmistojen suorituskykymittauksista saadaan tietoa,jota voidaan käyttää suorituskyvyn parantamiseen ja laitteistohankintojen päätöksen tukena. Tässä työssä tutustutaan suorituskyvyn mittaamiseen ja mittausohjelmiin eli ns. benchmark-ohjelmistoihin. Työssä etsittiin ja arvioitiin eri tyyppisiä vapaasti saatavilla olevia benchmark-ohjelmia, jotka soveltuvat Linux-laskentaklusterin suorituskyvynanalysointiin. Benchmarkit ryhmiteltiin ja arvioitiin testaamalla niiden ominaisuuksia Linux-klusterissa. Työssä käsitellään myös mittausten tekemisen ja rinnakkaislaskennan haasteita. Benchmarkkeja löytyi moneen tarkoitukseen ja ne osoittautuivat laadultaan ja laajuudeltaan vaihteleviksi. Niitä on myös koottu ohjelmistopaketeiksi, jotta laitteiston suorituskyvystä saisi laajemman kuvan kuin mitä yhdellä ohjelmalla on mahdollista saada. Olennaista on ymmärtää nopeus, jolla dataa saadaan siirretyä prosessorille keskusmuistista, levyjärjestelmistä ja toisista laskentasolmuista. Tyypillinen benchmark-ohjelma sisältää paljon laskentaa tarvitsevan matemaattisen algoritmin, jota käytetään tieteellisissä ohjelmistoissa. Benchmarkista riippuen tulosten ymmärtäminen ja hyödyntäminen voi olla haasteellista.

Metsäkonetuotannon hitsauksen robotisointi

Diplomityön tavoitteena oli selvittää robottihitsauksen antamat mahdollisuudet metsäkoneen runkorakenteiden hitsauksessa. Työn teoriaosassa selvitettiin kaarihitsauksen automatisointia ja sen tuomia etuja manuaaliseen hitsaukseen verrattuna. Työssä käytiin läpi kaarihitsauksen automatisointiinsoveltuvat robottivaihtoehdot, nykyaikaisen robotin hitsausvarustus, sekä kappaleenkäsittelylaitteet ja robotisoidun käytön turvallisuus. Hitsauksen robotisointiin soveltuvat eri hitsausmenetelmät ja perinteisten menetelmien tehostamiskeinot käytiin lävitse teoriaosuudessa. Hitsaustuotannon laatuun vaikuttavia asioitaja robottihitsattavan kappaleen suunnittelun huomioonottamista tuotesuunnittelussa tarkasteltiin myös työn teoriaosuudessa. Käytännön osiossa tarkasteltiin robotilla hitsattavat tuotteet ja tehtiin niille luoksepäästävyystarkasteluja. Laadittiin vaatimusluettelo tarvittavalle hitsausrobottilaitteistolle ja mallinnettiin erilaisia vaihtoehtoisia ratkaisuja hitsausrobottiympäristöstä kaarihitsauksen graafista simulointiohjelmaa käyttäen. Vertailtiin eri laitetoimittajilta saatuja 'avaimet käteen'- periaatteella tarjottuja ratkaisuja janiiden vastaavuutta laadittuun vaatimusluetteloon sekä eri laiteratkaisujen keskinäistä paremmuutta kyseiseen tapaukseen. Päätuotteille määritettiin hitsausajat ja selvitettiin laitteiston hitsauskapasiteettia. Investoinnin taloudellista kannattavuutta tarkasteltiin eri laskentamenetelmien avulla. Lopuksi arvioitiin hitsaustuotannon jatkokehitystarpeita tulevaisuutta ajatellen.

Assigning and combining probabilities in single-case studies

There is currently a considerable diversity of quantitative measures available for summarizing the results in single-case studies. Given that the interpretation of some of them is difficult due to the lack of established benchmarks, the current paper proposes an approach for obtaining further numerical evidence on the importance of the results, complementing the substantive criteria, visual analysis, and primary summary measures. This additional evidence consists of obtaining the statistical significance of the outcome when referred to the corresponding sampling distribution. This sampling distribution is formed by the values of the outcomes (expressed as data nonoverlap, R-squared, etc.) in case the intervention is ineffective. The approach proposed here is intended to offer the outcome"s probability of being as extreme when there is no treatment effect without the need for some assumptions that cannot be checked with guarantees. Following this approach, researchers would compare their outcomes to reference values rather than constructing the sampling distributions themselves. The integration of single-case studies is problematic, when different metrics are used across primary studies and not all raw data are available. Via the approach for assigning p values it is possible to combine the results of similar studies regardless of the primary effect size indicator. The alternatives for combining probabilities are discussed in the context of single-case studies pointing out two potentially useful methods one based on a weighted average and the other on the binomial test.

Levyrakenteistentuotteiden hitsauksen automatisointi

Työn teoriaosassa esitellään automatisodun hitsauksen etuja ja vaatimuksia. Teoriaosuuden edetessä keskitytään erityisesti robotisoituun MIG/MAG -hitsaukseen sekä teknisestä että taloudellisesta näkökulmasta katsottuna. Työn kokeelliseen osaan osallistui kaksi metallialan yritystä Pohjois-Karjalan alueelta. Ensimmäisessä yrityksessä kartoitettiin nykyisestä tuotannosta robottihitsattavia tuotteita. Tarkasteluun valituille tuotteille määriteltiin sopiva hitsausrobottijärjestelmä. Yrityksen tuotannolle oli ominaista asiakasohjautuva tuotanto, suhteellisen pienet sarjat ja tuotteet, joissa oli vähän hitsattavaa. Toisessa yrityksessä eräästä tuoteperheestä otettiin yksi tuote. Tuotteen avulla tutkittiin tuoteperheen hitsauksen automatisoinnin mahdollisuuksia ja sen aiheuttamia ongelmia. Suurimmat ongelmat tuotteen hitsauksen automatisoituessa ovat liitosten luoksepäästävyys, muodonmuutokset hitsauksen aikana ja erilaisten käytettävien materiaalien runsaus. Ensimmäisessä yrityksessä hitsattavien materiaalien paksuudet ovat pääosin kolme millimetriä tai sen alle. Toisessa yrityksessä hitsattavien materiaalin paksuudet ovat pääsääntöisesti yli kolme millimetriä. Työn kokeellisessa osassa vertaillaan ohuiden ja paksujen levyrakenteisten tuotteidenhitsauksen automatisoinnin yhteneväisyyksiä ja eroja teorian- ja käytännön osuuksien valossa.

A programming environment having three levels of complexity for mobile robotics = Entorno de programación con tres niveles de complejidad para robótica móvil

This paper presents a programming environment for supporting learning in STEM, particularly mobile robotic learning. It was designed to maintain progressive learning for people with and without previous knowledge of programming and/or robotics. The environment was multi platform and built with open source tools. Perception, mobility, communication, navigation and collaborative behaviour functionalities can be programmed for different mobile robots. A learner is able to programme robots using different programming languages and editor interfaces: graphic programming interface (basic level), XML-based meta language (intermediate level) or ANSI C language (advanced level). The environment supports programme translation transparently into different languages for learners or explicitly on learners’ demand. Learners can access proposed challenges and learning interfaces by examples. The environment was designed to allow characteristics such as extensibility, adaptive interfaces, persistence and low software/hardware coupling. Functionality tests were performed to prove programming environment specifications. UV BOT mobile robots were used in these tests

Robotisoidun hitsaussolun toiminnan kehittäminen ohutlevytuotteita valmistavassa yrityksessä

Robotisoitu hitsaus tarjoaa mahdollisuuden tasaiseen laatuun ja miehittämättömään tuotantoon. Se ei ole kuitenkaan yhtä joustava menetelmä kuin käsinhitsaus ja siihen liittyy yleensä paljon asetus- ja ohjelmointikustannuksia. Tässä diplomityössä selvitetään, mitkä ovat robotisoidun ohutlevyjen hitsauksen erityispiirteet ja mitä seikkoja tulee huomioida robotisoidun hitsaussolun kehittämisessä. Ohutlevytuotteiden tulee soveltua robotisoituun hitsaukseen. Ne ovat ohuita ja taipuisia kappaleita, joten liitosten tarkka kohdistaminen voi olla vaikeaa. Tämä edellyttää suunnittelulta menetelmän erityispiirteiden ymmärtämistä ja valmistukselta erinomaista laaduntuottokykyä. Materiaaleina ohutlevyt ovat pääosin hyvin hitsattavia kaikilla tavanomaisilla menetelmillä.Haitallisten muodonmuutosten välttämiseksi kannattaa suosia hitsausprosesseja, joilla on mahdollisimman pieni lämmöntuonti. Saavutettu hitsausnopeus riippuu prosessin lisäksi myös liitosten kokoonpanon tarkkuudesta. Työnkokeellisessa osassa selvitetään erään robottihitsaussolun kehitystyötä. Tavoitteena oli nostaa solun nopeus ja kapasiteetti vastaamaan yrityksen muun tuotannon tasoa. Solua varten kehitettiin erityinen automaattisesti toimiva hitsauskiinnitin, jonka toimintaperiaate esitellään. Kiinnitin kohdistaaohutlevystä valmistetun kotelon pohjan sivut riittävän tarkasti, jotta ne voidaan hitsata robotilla.

Beaming into the rat world: enabling real-time intereaction between rat and human each at their own scale

Immersive virtual reality (IVR) typically generates the illusion in participants that they are in the displayed virtual scene where they can experience and interact in events as if they were really happening. Teleoperator (TO) systems place people at a remote physical destination embodied as a robotic device, and where typically participants have the sensation of being at the destination, with the ability to interact with entities there. In this paper, we show how to combine IVR and TO to allow a new class of application. The participant in the IVR is represented in the destination by a physical robot (TO) and simultaneously the remote place and entities within it are represented to the participant in the IVR. Hence, the IVR participant has a normal virtual reality experience, but where his or her actions and behaviour control the remote robot and can therefore have physical consequences. Here, we show how such a system can be deployed to allow a human and a rat to operate together, but the human interacting with the rat on a human scale, and the rat interacting with the human on the rat scale. The human is represented in a rat arena by a small robot that is slaved to the human"s movements, whereas the tracked rat is represented to the human in the virtual reality by a humanoid avatar. We describe the system and also a study that was designed to test whether humans can successfully play a game with the rat. The results show that the system functioned well and that the humans were able to interact with the rat to fulfil the tasks of the game. This system opens up the possibility of new applications in the life sciences involving participant observation of and interaction with animals but at human scale.

Beaming into the rat world: enabling real-time intereaction between rat and human each at their own scale

Immersive virtual reality (IVR) typically generates the illusion in participants that they are in the displayed virtual scene where they can experience and interact in events as if they were really happening. Teleoperator (TO) systems place people at a remote physical destination embodied as a robotic device, and where typically participants have the sensation of being at the destination, with the ability to interact with entities there. In this paper, we show how to combine IVR and TO to allow a new class of application. The participant in the IVR is represented in the destination by a physical robot (TO) and simultaneously the remote place and entities within it are represented to the participant in the IVR. Hence, the IVR participant has a normal virtual reality experience, but where his or her actions and behaviour control the remote robot and can therefore have physical consequences. Here, we show how such a system can be deployed to allow a human and a rat to operate together, but the human interacting with the rat on a human scale, and the rat interacting with the human on the rat scale. The human is represented in a rat arena by a small robot that is slaved to the human"s movements, whereas the tracked rat is represented to the human in the virtual reality by a humanoid avatar. We describe the system and also a study that was designed to test whether humans can successfully play a game with the rat. The results show that the system functioned well and that the humans were able to interact with the rat to fulfil the tasks of the game. This system opens up the possibility of new applications in the life sciences involving participant observation of and interaction with animals but at human scale.

Benchmarking Symbian OS smartphones

Diplomityön tarkoituksena oli luoda menetelmä Symbian-käyttöjärjestelmää käyttävien älypuhelinten suorituskyvyn määrittämiseen, jotta laitteiden välisiä eroja voitaisiin mitata. Aluksi Symbian-käyttöjärjestelmää ja älypuhelinlaitteistoja tutkittiin suorituskykyyn ja sen vaihteluun vaikuttavien tekijöiden ja osien löytämiseksi. Tämän jälkeen kehitettiin useita testitapauksia sisältävä testikirjasto, jolla voitiin mitata joidenkin suorituskykyyn vaikuttavien käyttöjärjestelmän rajapintojen suoritusaikoja. Testikirjaston testit ajettiin kolmella eri älypuhelinmallilla, jotta testien toimivuutta voitiin arvioida. Lopuksi testituloksia analysoitiin mahdollisten pullonkaulojen havaitsemiseksi suorituskyvystä. Testikirjaston pystyttiin havaitsemaan eroja laitteiden suorituskyvyssä. Viimeisin, uudella Symbianin EKA2-ytimellä varustettu älypuhelin, Nokia E70, jäi mittauksissa viimeiseksi, koska se pärjäsi huonosti muistinvarauksia ja TRAP-poikkeuksia testaavissa tapauksissa. Muilla mitatuilla osa-alueilla se kuitenkin päihitti selvästi muut testatut puhelimet, Nokia N90:n ja Nokia 6630:n. Näiden kahden muun laitteen tulosten skaalan tasaisuus osoittaa, että kehitetyn testikirjaston avulla saadaan johdonmukaisia ja uskottavia mittaustuloksia.

3D-robottipoimintajärjestelmän kehittäminen

Lasertekniikkaa hyödyntävä 3D-kuvaustekniikka tuo uusia mahdollisuuksia robotilla suoritettavaan kasastapoimintaan. Kasasta otetun syvyyskuvan avulla tuotteista voidaan määrittää perinteisen XY-paikkatiedon lisäksi tuotteen korkeus- ja asentotieto. Näitä uusia ominaisuuksia hyödyntämällä robotilla voidaan suorittaa yksittäisen tuotteen poiminta kasasta eri korkeuksilta ja eri asennoista. Diplomityö kuuluu osana Master Automation Groupin ensimmäiseen 3D-tekniikkaan perustuvaan MAG PixCell 3D -robosoituun kappaleenkäsittelysoluun. Työn tavoitteena on kehittääsyvyyskuvan käsittelyyn algoritmeja, joiden avulla robotilla voidaan poimia yksitellen kasassa olevia metallisia saksen teriä. Algoritmien tarkoituksena on varmistaa kasasta löydettyjen terien poimittavuus sekä määrittää poimittavien terien korkeudet ja asennot. Tarkastusten jälkeen robotille välitetään terien XYZ-koordinaatti- ja asentotiedot.

XML-verkkotietokantojen suorituskykyvertailu

XML:n kasvava suosio dokumenttiformaattina sekä sen alati monipuolistuva käyttö ovat lisänneet XML-tiedonhallintajärjestelmien tarvetta. Yksi tapa XML-dokumenttien hallintaan on edelleen tiedostopohjainen järjestelmä. Erilaisiin tietokantoihin perustuvat XML-tiedonhallintajärjestelmät ovat kuitenkin viime vuosina kasvattaneetsuosiotaan monipuolisempien ominaisuuksien ja paremman suorituskyvyn takia. Lisäksi XML-dokumenttien hallinta tiedostopohjaisessa järjestelmässä käy lähes mahdottomaksi suurilla datamäärillä. Suhteellisen uutena tulokkaana XML-dokumenttienhallintaan ovat tulleet natiivit XML -tietokannat, jotka ovat suunniteltu juuriXML:ää silmälläpitäen. Tässä diplomityössä esitellään erilaisia XML-tiedonhallintajärjestelmiä. Erityisesti relaatiotietokantoihin ja natiiveihin XML -tietokantoihin perustuvien ratkaisujen taustoihin ja teknisiin yksityiskohtiin yritetään luoda syvällinen katsaus. Neljälle XML-tiedonhallintaratkaisulle - Binary Approachille, Edge Approachille, eXistille ja Xindicelle - suoritetaan XMach-1 suorituskykytesti. Lisäksi testattavien ratkaisujen teknistä toimivuutta arvioidaan sekä analyyttisen että käytännön tarkastelun kautta. Suorituskykytestien ja teknisen toimivuuden arvioiden perusteella on tarkoitus valita XML-tiedonhallintaratkaisu Javalla toteutetulle Web-sovellukselle, joka käyttää XML:ää tietojen tallennusformaattina.

Tuovatko pääomasijoittajat lisäarvoa? Suomessa listattujen osakkeiden tuottovertailu

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää listautumisantien suoriutumista Suomen markkinoilla, sekä verrata pääomasijoittajien ja muiden listaamia yrityksiä. Tutkimusperiodina käytetään 36 kuukautta. Lisäksi tutkitaan lyhyen ajanjakson tuottoja näiden välillä. Tutkimuksessa selvitetään myös se, miten kansainvälisellä aineistollahavaitut, listautumisanteihin liittyvät anomaliat toteutuvat Suomessa. Tutkimuksen aineisto koostuu 48 yrityksestä, jotka listautuivat Helsingin pörssiin vuosien 1996 - 2000 välillä. Tutkimusmenetelmänä käytetään tapahtumatutkimusta. Kerätystä aineistosta lasketaan ylituotot kolmea eri menetelmää käyttämällä, eli lasketaan CAR-, BHAR- ja WR-ylituotot. Aineistolle tehdään myösregressio, jossa alisuoriutumista selitetään erilaisilla muuttujilla. Empiiristen tulosten mukaan listautumisannit keskimäärin alisuoriutuvat Suomen markkinoilla vertailukohteina käytettyihin indekseihin verrattuna. Tämän tulos tukee aiempia, kansainvälisiltä markkinoilta saatuja havaintoja. Sitä vastoin tämän tutkimuksen perusteella pääomasijoittajien listaamat yritykset alisuoriutuvat enemmän kuin muut listatut yritykset. Tämä havainto poikkeaa kansainvälisellä aineistolla tehdyistä tutkimuksista. Tutkittaessa portfolioiden ominaisuuksia, havaittiin erityisesti listautumisvuoden selittävän alisuoriutumisen voimakkuutta.

Project for Active and Robot Vision Course

Tässä työssä raportoidaan harjoitustyön kehittäminen ja toteuttaminen Aktiivisen- ja robottinäön kurssille. Harjoitustyössä suunnitellaan ja toteutetaan järjestelmä joka liikuttaa kappaleita robottikäsivarrella kolmiuloitteisessa avaruudessa. Kappaleidenpaikkojen määrittämiseen järjestelmä käyttää digitaalisia kuvia. Tässä työssä esiteltävässä harjoitustyötoteutuksessa käytettiin raja-arvoistusta HSV-väriavaruudessa kappaleiden segmentointiin kuvasta niiden värien perusteella. Segmentoinnin tuloksena saatavaa binäärikuvaa suodatettiin mediaanisuotimella kuvan häiriöiden poistamiseksi. Kappaleen paikkabinäärikuvassa määritettiin nimeämällä yhtenäisiä pikseliryhmiä yhtenäisen alueen nimeämismenetelmällä. Kappaleen paikaksi määritettiin suurimman nimetyn pikseliryhmän paikka. Kappaleiden paikat kuvassa yhdistettiin kolmiuloitteisiin koordinaatteihin kalibroidun kameran avulla. Järjestelmä liikutti kappaleita niiden arvioitujen kolmiuloitteisten paikkojen perusteella.

Modern Gamma Knife radiosurgery of vestibular schwannomas: treatment concept, volumetric tumor response, and functional results.

The objective of the present study was longitudinal evaluation of the volumetric tumor response and functional results after Gamma Knife radiosurgery of vestibular schwannomas, performed according to the modern standards of treatment. From October 2003 to September 2007, 133 consecutive patients with vestibular schwannomas were treated according to the concept of robotic Gamma Knife microradiosurgery, which is based on precise irradiation of the lesion, sparing adjacent structures, and delivery of the high radiation energy to the target. Multiple small-sized isocenters located within the border of the neoplasm were applied. The mean marginal dose was 11.5 Gy (range, 11-12 Gy). In total, 126 cases with a minimum posttreatment follow-up of 2 years (range, 2-7 years; median, 4 years) were analyzed. Temporary enlargement was noted in 25 % of tumors at 6 months after radiosurgery. At 3 years of follow-up, tumor shrinkage, stabilization, and increase in volume were marked in 73 %, 23 %, and 4 % of cases, respectively. All progressing lesions spontaneously stabilized later on and did not require additional management. In 3 % of patients, transitory impairment of the facial nerve function was marked; however, neither its permanent dysfunction nor trigeminal neuropathy attributed to radiosurgery was noted. Impairment of hearing compared to its pretreatment level was revealed in 4 %, 12 %, 13 %, and 16 % of patients at 6 months, 1 year, 2 years, and 3 years after radiosurgery, respectively, and this trend was statistically significant (P = 0.0042). Overall, 77 % of patients with serviceable hearing before treatment preserved it 3 years thereafter. In conclusion, modern Gamma Knife radiosurgery provides effective and safe management of vestibular schwannomas. Nevertheless, possible temporary tumor enlargement, delay of its growth arrest, transient dysfunction of the cranial nerves, and gradual deterioration of hearing after irradiation should be always taken into consideration.

Joustavan robotisoidun särmäyssolun käyttöönotto levytuotetahtaalla

Diplomityön ensimmäisenä tavoitteena on selvittää robotisoidun särmäyssolun tehokkaimmat käyttöalueet särmättävien kappaleiden muotojen ja laitteiston teknisten edellytysten perusteella. Toisena tavoitteena on tuoda esille robotisoidun särmäyssolun käyttöönottoon liittyviä ongelmia ja antaa käytännön ohjeita niiden ratkaisemiseksi. Tuloksia sovelletaan jatkossa kohdeyrityksen markkinoiman särmäyssolun tuotekehitykseen. Särmäyksen automatisoinnin pääpiirteitä tarkastellaan tutkimalla markkinoilla olevien robottisolujen toimintaperiaatteita ja ohjelmointitapoja. Työssä on myös esitetty kohdeyrityksen omat tavoitteet ja lähtökohdat särmäysmenetelmien kehittämiseen, joista tärkeimmät ovat integroitavuus joustavaan valmistusjärjestelmään ja solun kehittäminen myyntiartikkeliksi. Työssä esitellään robotisoidun särmäyssolun toimintaa kuvaamalla työkierron toiminnot pääpiirteissään. Samassa yhteydessä esitellään myös solun konekanta sekä koneiden välillä tapahtuva tiedon siirto. Erityisenä mielenkiinnon kohteena ovat olleet joustavan valmistusjärjestelmän soluohjaimen toiminnot ja särmäyssolun toimivuus FMS:n osana. Analyyttisessä osuudessa tutkitaan kappaleiden särmättävyyttä robotisoidussa tuotantoratkaisussa. Lähtökohdaksi on otettu särmäyspuristimen, robotin, lisälaitteiden ja kappaleen muotojen asettamat rajoitukset sekä toisaalta robotisoinnin tuomat uudet mahdollisuudet. Tulosten perusteella robotisointi soveltuu parhaiten painaville tai monimutkaisille kappaleille, joiden manuaalisärmäys vie paljon aikaa. Taloudellisia käyttöalueita kartoitettiin tutkimalla eräkokoon, ohjelmointiajan, kappaleajan ja särmien määrän vaikutusta valmistuskustannuksiin. Robotisoinnin on todettu kannattavan yrityksissä, joissa sarjat ovat usein toistuvia ja eräkoot yli 150 kappaleen suuruisia. Kappaleen muoto ja särmien määrä vaikuttaa monin tavoin kappaleaikaan ja siten myös valmistuskustannuksiin. Robotisoinnin kannattavuutta on näissä tapauksissa arvioitava aina tapauskohtaisesti työkierron vaatimien toimintojen perusteella.