Efficient Optimization Algorithms for Nonlinear Data Analysis

Identification of low-dimensional structures and main sources of variation from multivariate data are fundamental tasks in data analysis. Many methods aimed at these tasks involve solution of an optimization problem. Thus, the objective of this thesis is to develop computationally efficient and theoretically justified methods for solving such problems. Most of the thesis is based on a statistical model, where ridges of the density estimated from the data are considered as relevant features. Finding ridges, that are generalized maxima, necessitates development of advanced optimization methods. An efficient and convergent trust region Newton method for projecting a point onto a ridge of the underlying density is developed for this purpose. The method is utilized in a differential equation-based approach for tracing ridges and computing projection coordinates along them. The density estimation is done nonparametrically by using Gaussian kernels. This allows application of ridge-based methods with only mild assumptions on the underlying structure of the data. The statistical model and the ridge finding methods are adapted to two different applications. The first one is extraction of curvilinear structures from noisy data mixed with background clutter. The second one is a novel nonlinear generalization of principal component analysis (PCA) and its extension to time series data. The methods have a wide range of potential applications, where most of the earlier approaches are inadequate. Examples include identification of faults from seismic data and identification of filaments from cosmological data. Applicability of the nonlinear PCA to climate analysis and reconstruction of periodic patterns from noisy time series data are also demonstrated. Other contributions of the thesis include development of an efficient semidefinite optimization method for embedding graphs into the Euclidean space. The method produces structure-preserving embeddings that maximize interpoint distances. It is primarily developed for dimensionality reduction, but has also potential applications in graph theory and various areas of physics, chemistry and engineering. Asymptotic behaviour of ridges and maxima of Gaussian kernel densities is also investigated when the kernel bandwidth approaches infinity. The results are applied to the nonlinear PCA and to finding significant maxima of such densities, which is a typical problem in visual object tracking.

Kantatien 40 liikenneturvallisuustarkastus

Turun kehätie (kantatie 40) on osa Suomen tärkeintä kansainvälistä yhteyttä E18 ja EU:n tärkeäksi priorisoimaa Pohjolan kolmion liikennejärjestelmää. Kantatiellä on erittäin merkittävä rooli Varsinais-Suomen ja sen lähialueiden tieliikenne-, satama-, lentokenttä- ja rautatieasemayhteytenä. Kantatien parantamiseksi on laadittu lukuisia esi- ja tarvesuunnitelmia ja kantatien parantamista on sivuttu sekä liikennejärjestelmä- että kunnittaisissa liikenneturvallisuussuunnitelmissa. Pitkän tähtäimen toimenpidetarpeet ovat kyllä tiedossa, mutta rahoitus toimenpiteille puuttuu. Tästä johtuen kantatien parantamisen ensimmäisenä vaiheena on nyt laadittu liikenneturvallisuusauditointi, jossa on määritetty ensimmäisen ja toisen kiireellisyysvaiheen pienet, toteuttamiskelpoiset ja kustannustehokkaat parantamistoimenpiteet. Nykytilanteen analyysin, maastokäyntien ja työryhmätyöskentelyn pohjalta kantatielle 40 määritettiin yhteensä 258 parantamistoimenpidettä. Toimenpiteet jaettiin kolmeen kategoriaan: A) Ajoratamaalaukset, B) Liikennemerkkijärjestelyt ja C) Infratoimenpiteet. Raportissa kustakin kategoriasta on esitetty lukuisia toimenpide-esimerkkejä valokuvineen. Toimenpiteet jaettiin lisäksi kahteen kiireellisyysluokkaan ja jokaiselle toimenpiteelle esitettiin vastuutaho ja karkea yksikkökustannusarvio. Kaikkien hankkeiden yhteenlaskettu kustannusarvio on noin miljoona euroa. Erittäin pieniä toimenpiteitä ( = kiireellisyysluokka nro 1) on esitetty yhteensä 162 kpl ja niiden kokonaiskustannusarvio on noin 330 000 euroa. Muita kevyitä toimenpiteitä ( = kiireellisyysluokka nro 2) on esitetty yhteensä 96 kpl ja niiden kokonaiskustannusarvio on noin 670 000 euroa. Tässä selvityksessä esitettyjen pienten toimenpiteiden yhteenlaskettu laskennallinen henkilövahinko-onnettomuuksien vähenemä on 1,887 henkilövahinkoon johtanutta onnettomuutta vuodessa (nykyisin noin 18 heva-onnettomuutta vuodessa). Varsinais-Suomen ELY-keskus pyrkii resurssiensa rajoissa toteuttamaan tulevina vuosina esitettyjä toimenpiteitä. Toimenpiteiden toteutusta tullaan seuraamaan ja ensimmäinen seurantapalaveri järjestetään kahden vuoden kuluttua vuoden 2016 lopussa.

Teollinen internet uuden liiketoiminnan katalysaattorina

TIIVISTELMÄ Lappeenrannan teknillinen yliopisto Teknistaloudellinen tiedekunta Tuotantotalouden koulutusohjelma Seppo Kuittinen Teollinen Internet uuden liiketoiminnan katalysaattorina Case CGI Diplomityö 2015 78 sivua, 33 kuvaa, 1 taulukko, 1 liite Työn tarkastajat: Professori Timo Pihkala Tutkijatohtori Marita Rautiainen Hakusanat: teollinen internet, IoT, kehittynyt analytiikka, sensorit Keywords: Industrial internet, IoT, advanced analytics, sencors Tämän työn tarkoituksena on tutkia asiakaskyselyn avulla luoko teollinen internet case yritykselle uutta ohjelmisto- tai palveluliiketoimintaa. Case yritys valitsi omasta asiakaskunnastaan 15 kohdeasiakasta, joille kysely lähetettiin. Vastauksista käy ilmi, että asiakaskunnassa on näkemys siitä, mitä teollinen internet on. Nykyisten ratkaisujen ei nähdä ratkaisevan kaikkia teollisen internetin mukanaan tuomia ongelmia. Ongelmaksi koetaan sensoridatan analysointi, jonka ei vielä katsota olevan riittävän kehittynyttä ja luotettavaa. Kyselystä voidaan päätellä, ettei mitään räjähtävää kasvua ole odotettavissa lähiaikoina. Teollinen internet tulee olemaan osa yritysten liiketoimintaa, mutta sen käyttö laajenee pikkuhiljaa.

Farmasian tutkimus ja opetus muuttuvassa maailmassa

Farmaseuttinen aikakauskirja Dosis 30 v. 1984-2014.

Suomen taloushistorian kokonaislinjoja etsimässä

Kirjallisuusarvostelu

Karoliinien orientti: Vieraan kohtaaminen 1700-luvun alun Konstantinopolissa ruotsalaisen sotilaspastori Sven Agrellin matkapäiväkirjan kertomana

Tutkimalla ruotsalaisen sotilaspastori Sven Agrellin matkapäiväkirjasta (1709–13) käsityksiä turkkilaisista olen selvittänyt, miten varhaismodernin ajan oppinut ruotsalainen kohtasi vieraana pidettyä itää ja keitä turkkilaiset hänen silmissään olivat. Viettäessään neljä vuotta Osmanien valtakunnassa turkkilaiset edustivat Agrellille vierasta itää eli orienttia. Tutkiessani päiväkirjaa ristiin aikalais- ja tutkimuskirjallisuutta vasten havaitsin kohtaamisen tavoissa kolme erilaista näkökulmaa, joiden avulla Agrell muodosti käsitystään vieraasta. Näkökulmat olivat poliittinen luotettavuus, sukupuolittunut tila ja muinainen menneisyys. Ruotsalaiselle pastorille turkkilaiset näyttäytyivät erilaisilta kustakin perspektiivistä tarkasteltuna. Näkökulmat toivat esille myös hänen oman identiteettinsä erilaisia painopisteitä. Käyttämällä avukseen sosiaalista verkostoa, kuulopuheita ja aiemmin julkaistua kirjallisuutta Agrell pyrki muodostamaan käsityksensä turkkilaisista. Varhaismodernin ajan vieraan kohtaaminen oli Agrellin päiväkirjan perusteella oman identiteetin määrittelyä vieraassa ympäristössä. Turkkilaiset olivat oppineelle pastorille vieras toinen, jonka avulla saattoi opettaa luterilaisen sääty-yhteiskunnan arvoja. Vieraan selittävinä lähtökohtina toimivat säädynmukaisuus, oppineisuus ja kristillisyys. Kun vuorovaikutukseen syntyi aito mahdollisuus, yhteiskunnallinen asema ja samankaltaisen maailmankuvan jakaminen yhdisti yksilötasolla, vaikka kulttuurinen tausta olisikin ollut erilainen. Ruotsalaiset ajautuivat Osmanien valtakuntaan sattumalta, jolloin he turvautuivat ajan yleisiin tapoihin kohdata vierasta kulttuuria. Tutkielmani on osoitus varhaismodernin ajan Välimeren alueen ylirajaisuudesta ja moninaisten verkostojen olemassaolosta. Sosiaalinen kontrolli ja kuuliaisuus omalle identiteetille loivat kuitenkin puitteita kulttuuristen rajojen ylittämiselle. Pohjoiset käsitykset orientista olivat 1700-luvun alussa osa laajempaa läntistä näkemystä, mutta yksilötason kokemukset tekivät idästä henkilökohtaisen ja muuttuvaisen.

Miehen tupakoinnin vaikutus alkionlaatuun

On arvioitu, että noin puolet lapsettomuustapauksista liittyvät miehen heikentyneeseen hedelmällisyyteen. Koeputkihedelmöityksessä tuotetut alkiot voidaan siirtää kohtuun tai pakastaa myöhempää käyttöä varten. Tunnistamalla alkionlaatuun vaikuttavia tekijöitä on mahdollista valita kohtuun siirrettäväksi mahdollisimman laadukkaita alkioita, jotka tuottavat hyviä raskaustuloksia ja synnytyksiä. Kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on selvittää miehen tupakoinnin vaikutuksia alkionlaatuun. Kirjallisuuskatsauksen artikkelit valittiin PubMed-tietokannasta. Aineiston valintakriteerinä oli elintapojen vaikutukset hedelmällisyyteen, tupakoinnin vaikutukset siemennesteeseen, siittiöiden perimään, hedelmöityshoitojen tuloksiin ja alkionlaatuun. Tupakoinnin on havaittu heikentävän miehen hedelmällisyyttä eri mekanismein. Tupakointi heikentää siemenesteen laatua ja lisää erektiohäiriöitä. On myös viitteitä siitä, että tupakointi lisää siittiöiden DNA–vaurioita, mutta sen kliininen merkitys on vielä epäselvä. Miehen tupakoinnin hedelmällisyydelle haitallinen vaikutus saattaa lisääntyä iän myötä. Miehen tupakointi mahdollisesti heikentää lapsettomuushoitojen tuloksia, mutta tutkimuksia on vähän ja niiden laatu on puutteellista verrattuna tutkimuksiin naisen tupakoinnin vaikutuksesta. Miehen tupakoinnin vaikutukset hedelmöityshoitoihin välittyvät suoraan siittiövaikutusten kautta ja epäsuorasti naisen altistuessa passiivisesti tupakan haitallisille aineille puolison tupakoidessa. Miehen tupakoinnin ei ole luotettavasti havaittu vaikuttavan alkion laatuun. Aiheesta on tehty tällä hetkellä vain vähän tutkimuksia ja tutkimusasetelmissa on puutteita. Tällä hetkellä suurimmat puutteet tutkimuksissa miehen tupakoinnin vaikutuksista alkionlaatuun liittyvät keskeisen muuttujan, tupakoinnin vakioitiin tutkittavissa.

Leijukattilan savukaasujen loppulämpötilan hallinta

Nykyaikaista leijukattilaa voidaan ohjata ja säätää erilaisten säätöpiirien ja sekvenssien kautta erittäin tarkasti. Toiminnot on optimoitu parhaan hyötysuhteen saavuttamiseksi ja kunnossapitokustannusten minimoimiseksi. Tehokkaasta automaatiosta ja nykyaikaisista laitevalinnoista huolimatta leijukattiloissa on usein yksi osa-alue, jota ei pystytä hallitsemaan tehokkaasti. Useilla voimalaitoksilla savukaasu poistuu liian korkeassa lämpötilassa viimeiseltä lämpöpinnalta. Kun kattilahyötysuhdetta tarkastellaan epäsuoralla menetelmällä, savukaasuhäviö on merkittävin tekijä kaikista häviöstä. Tässä diplomityössä on etsitty mahdollisuuksia savukaasun loppulämpötilan hallintaan kattilan ajoarvojen muutoksella sekä lämpöpintoja muuttamalla. Tutkimus keskittyy Järvi-Suomen Voima Oy:n Ristiinan voimalaitokselle. Tutkimus on tehty yhteistyössä laitoksen omistajien Pohjolan Voima Oy:n, UPM-Kymmene Oyj:n sekä laitetoimittaja Valmet Oyj:n kanssa.

Svecia, Dania, et Norvegia, regna Europae Septentrionalia. Iuxta archetypum Andreae Buraei de Boo, secretarij regij, et supremi regni Sueciae architecti.

[N. 1:4400000].

Novel Interaction Techniques for Mobile Augmented Reality applications. A Systematic Literature Review

This study reviews the research on interaction techniques and methods that could be applied in mobile augmented reality scenarios. The review is focused on themost recent advances and considers especially the use of head-mounted displays. Inthe review process, we have followed a systematic approach, which makes the reviewtransparent, repeatable, and less prone to human errors than if it was conducted in amore traditional manner. The main research subjects covered in the review are headorientation and gaze-tracking, gestures and body part-tracking, and multimodality– as far as the subjects are related to human-computer interaction. Besides these,also a number of other areas of interest will be discussed.

Elementtikoon vaikutus väsymismenetelmien tarkkuuteen

Kandidaatintyössä tutkittiin kolmen hitsatun palstalevyliitoksen väsymiskestävyyttä äärellisten elementtien menetelmällä. Tutkimuksen pääpaino oli 2D-mallin antamien tulosten suppenevuudessa kolmella eri elementtikoolla ja kolmessa eri mittasuhdetapauksessa. Tutkimustuloksissa havaittiin noin 5 % muutos harvimman ja tiheimmän elementtiverkon tulosten välillä. Tutkimuksessa havaittiin myös että muutos harvimman ja tiheimmän elementtiverkon tuloksissa pieneni hiukan mitä suurempia kappaleet ja niiden hitsausliitokset olivat.