The null divergence factor

Let (P, Q) be a C 1 vector field defined in a open subset U ⊂ R2 . We call a null divergence factor a C 1 solution V (x, y) of the equation P ∂V + Q ∂V = ∂P + ∂Q V . In previous works ∂x ∂y ∂x ∂y it has been shown that this function plays a fundamental role in the problem of the center and in the determination of the limit cycles. In this paper we show how to construct systems with a given null divergence factor. The method presented in this paper is a generalization of the classical Darboux method to generate integrable systems.

Integrability of a linear center perturbed by a fifth degree homogeneous polynomial

In this work we study the integrability of two-dimensional autonomous system in the plane with linear part of center type and non-linear part given by homogeneous polynomials of fifth degree. We give a simple characterisation for the integrable cases in polar coordinates. Finally we formulate a conjecture about the independence of the two classes of parameters which appear on the system; if this conjecture is true the integrable cases found will be the only possible ones.

Improving Information Problem Solving skills in Secondary Education through embedded instruction

This empirical study consists in an investigation of the effects, on the development of Information Problem Solving (IPS) skills, of a long-term embedded, structured and supported instruction in Secondary Education. Forty secondary students of 7th and 8th grades (13–15 years old) participated in the 2-year IPS instruction designed in this study. Twenty of them participated in the IPS instruction, and the remaining twenty were the control group. All the students were pre- and post-tested in their regular classrooms, and their IPS process and performance were logged by means of screen capture software, to warrant their ecological validity. The IPS constituent skills, the web search sub-skills and the answers given by each participant were analyzed. The main findings of our study suggested that experimental students showed a more expert pattern than the control students regarding the constituent skill ‘defining the problem’ and the following two web search sub-skills: ‘search terms’ typed in a search engine, and ‘selected results’ from a SERP. In addition, scores of task performance were statistically better in experimental students than in control group students. The paper contributes to the discussion of how well-designed and well-embedded scaffolds could be designed in instructional programs in order to guarantee the development and efficiency of the students’ IPS skills by using net information better and participating fully in the global knowledge society.

The impact of balancing on problem hardness in a highly structured domain

Random problem distributions have played a key role in the study and design of algorithms for constraint satisfaction and Boolean satisfiability, as well as in ourunderstanding of problem hardness, beyond standard worst-case complexity. We consider random problem distributions from a highly structured problem domain that generalizes the Quasigroup Completion problem (QCP) and Quasigroup with Holes (QWH), a widely used domain that captures the structure underlying a range of real-world applications. Our problem domain is also a generalization of the well-known Sudoku puz- zle: we consider Sudoku instances of arbitrary order, with the additional generalization that the block regions can have rectangular shape, in addition to the standard square shape. We evaluate the computational hardness of Generalized Sudoku instances, for different parameter settings. Our experimental hardness results show that we can generate instances that are considerably harder than QCP/QWH instances of the same size. More interestingly, we show the impact of different balancing strategies on problem hardness. We also provide insights into backbone variables in Generalized Sudoku instances and how they correlate to problem hardness.

Object-Oriented Modelling of Multilayer Networks

Tämä diplomityökuuluu tietoliikenneverkkojen suunnittelun tutkimukseen ja pohjimmiltaan kohdistuu verkon mallintamiseen. Tietoliikenneverkkojen suunnittelu on monimutkainen ja vaativa ongelma, joka sisältää mutkikkaita ja aikaa vieviä tehtäviä. Tämä diplomityö esittelee ”monikerroksisen verkkomallin”, jonka tarkoitus on auttaa verkon suunnittelijoita selviytymään ongelmien monimutkaisuudesta ja vähentää verkkojen suunnitteluun kuluvaa aikaa. Monikerroksinen verkkomalli perustuu yleisille objekteille, jotka ovat yhteisiä kaikille tietoliikenneverkoille. Tämä tekee mallista soveltuvan mielivaltaisille verkoille, välittämättä verkkokohtaisista ominaisuuksista tai verkon toteutuksessa käytetyistä teknologioista. Malli määrittelee tarkan terminologian ja käyttää kolmea käsitettä: verkon jakaminen tasoihin (plane separation), kerrosten muodostaminen (layering) ja osittaminen (partitioning). Nämä käsitteet kuvataan yksityiskohtaisesti tässä työssä. Monikerroksisen verkkomallin sisäinen rakenne ja toiminnallisuus ovat määritelty käyttäen Unified Modelling Language (UML) -notaatiota. Tämä työ esittelee mallin use case- , paketti- ja luokkakaaviot. Diplomityö esittelee myös tulokset, jotka on saatu vertailemalla monikerroksista verkkomallia muihin verkkomalleihin. Tulokset osoittavat, että monikerroksisella verkkomallilla on etuja muihin malleihin verrattuna.

Alteration and Contamination of Archaeological Ceramics: the Perturbation Problem

Alteration and contamination processes modify the chemical composition of ceramic artefacts. This is not restricted solely to the affected elements, but also affects general concentrations. This is due to the compositional nature of chemical data, enclosed by the restriction of unit sum. Since it is impossible to know prior to data treatment whether the original compositions have been changed by such processes, the methodological approach used in provenance studies must be robust enough to handle materials that might have been altered or contaminated. The ability of the logratio transformation proposed by Aitchison to handle compositional data is studied and compared with that of present data treatments. The logaratio transformation appears to offer the most robust approach

Measurement Problems and Problem-Solving in Kraft Pulping

Tämän työn tarkoituksena on koota yhteen selluprosessin mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat ongelmien ratkaisemiseksi. Pääpaino on online-mittaustekniikoissa. Työ koostuu kolmesta osasta. Ensimmäinen osa on kirjallisuustyö, jossa esitellään nykyaikaisen selluprosessin perusmittaukset ja säätötarpeet. Mukana on koko kuitulinja puunkäsittelystä valkaisuun ja kemikaalikierto: haihduttamo, soodakattila, kaustistamo ja meesauuni. Toisessa osassa mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat on koottu yhteen ”tiekartaksi”. Tiedot on koottu vierailemalla kolmella suomalaisella sellutehtaalla ja haastattelemalla laitetekniikka- ja mittaustekniikka-asiantuntijoita. Prosessikemian paremmalle ymmärtämiselle näyttää haastattelun perusteella olevan tarvetta, minkä vuoksi konsentraatiomittaukset on valittu jatkotutkimuskohteeksi. Viimeisessä osassa esitellään mahdollisia mittaustekniikoita konsentraatiomittausten ratkaisemiseksi. Valitut tekniikat ovat lähi-infrapunatekniikka (NIR), fourier-muunnosinfrapunatekniikka (FTIR), online-kapillaarielektroforeesi (CE) ja laserindusoitu plasmaemissiospektroskopia (LIPS). Kaikkia tekniikoita voi käyttää online-kytkettyinä prosessikehitystyökaluina. Kehityskustannukset on arvioitu säätöön kytketylle online-laitteelle. Kehityskustannukset vaihtelevat nollasta miestyövuodesta FTIR-tekniikalle viiteen miestyövuoteen CE-laitteelle; kehityskustannukset riippuvat tekniikan kehitysasteesta ja valmiusasteesta tietyn ongelman ratkaisuun. Työn viimeisessä osassa arvioidaan myös yhden mittausongelman – pesuhäviömittauksen – ratkaisemisen teknis-taloudellista kannattavuutta. Ligniinipitoisuus kuvaisi nykyisiä mittauksia paremmin todellista pesuhäviötä. Nykyään mitataan joko natrium- tai COD-pesuhäviötä. Ligniinipitoisuutta voidaan mitata UV-absorptiotekniikalla. Myös CE-laitetta voitaisiin käyttää pesuhäviön mittauksessa ainakin prosessikehitysvaiheessa. Taloudellinen tarkastelu pohjautuu moniin yksinkertaistuksiin ja se ei sovellu suoraan investointipäätösten tueksi. Parempi mittaus- ja säätöjärjestelmä voisi vakauttaa pesemön ajoa. Investointi ajoa vakauttavaan järjestelmään on kannattavaa, jos todellinen ajotilanne on tarpeeksi kaukana kustannusminimistä tai jos pesurin ajo heilahtelee eli pesuhäviön keskihajonta on suuri. 50 000 € maksavalle mittaus- ja säätöjärjestelmälle saadaan alle 0,5 vuoden takaisinmaksuaika epävakaassa ajossa, jos COD-pesuhäviön vaihteluväli on 5,2 – 11,6 kg/odt asetusarvon ollessa 8,4 kg/odt. Laimennuskerroin vaihtelee tällöin välillä 1,7 – 3,6 m3/odt asetusarvon ollessa 2,5 m3/odt.

LS 5039: A runaway microquasar ejected from the galactic plane

We have compiled optical and radio astrometric data of the microquasar LS 5039 and derived its proper motion. This, together with the distance and radial velocity of the system, allows us to state that this source is escaping from its own regional standard of rest, with a total systemic velocity of about 150 km/s and a component perpendicular to the galactic plane larger than 100 km/s. This is probably the result of an acceleration obtained during the supernova event that created the compact object in this binary system. We have computed the trajectory of LS 5039 in the past, and searched for OB associations and supernova remnants in its path. In particular, we have studied the possible association between LS 5039 and the supernova remnant G016.8-01.1, which, despite our efforts, remains dubious. We have also discovered and studied an HI cavity in the ISM, which could have been created by the stellar wind of LS 5039 or by the progenitor of the compact object in the system. Finally, in the symmetric supernova explosion scenario, we estimate that at least 17 solar masses were lost in order to produce the high eccentricity observed. Such a mass loss could also explain the observed runaway velocity of the microquasar.

Synthesis of highly focused fields with circular polarization at any transverse plane

We develop a method for generating focused vector beams with circular polarization at any transverse plane. Based on the Richards-Wolf vector model, we derive analytical expressions to describe the propagation of these set of beams near the focal area. Since the polarization and the amplitude of the input beam are not uniform, an interferometric system capable of generating spatially-variant polarized beams has to be used. In particular, this wavefront is manipulated by means of spatial light modulators displaying computer generated holograms and subsequently focused using a high numerical aperture objective lens. Experimental results using a NA=0.85 system are provided: irradiance and Stokes images of the focused field at different planes near the focal plane are presented and compared with those obtained by numerical simulation.