Ruin Theory with Excess of Loss Reinsurance and Reinstatements

The present paper studies the probability of ruin of an insurer, if excess of loss reinsurance with reinstatements is applied. In the setting of the classical Cramer-Lundberg risk model, piecewise deterministic Markov processes are used to describe the free surplus process in this more general situation. It is shown that the finite-time ruin probability is both the solution of a partial integro-differential equation and the fixed point of a contractive integral operator. We exploit the latter representation to develop and implement a recursive algorithm for numerical approximation of the ruin probability that involves high-dimensional integration. Furthermore we study the behavior of the finite-time ruin probability under various levels of initial surplus and security loadings and compare the efficiency of the numerical algorithm with the computational alternative of stochastic simulation of the risk process. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Interface dynamics in Hele-Shaw flows with centrifugal forces. Preventing cusp singularities with rotation

A class of exact solutions of Hele-Shaw flows without surface tension in a rotating cell is reported. We show that the interplay between injection and rotation modifies the scenario of formation of finite-time cusp singularities. For a subclass of solutions, we show that, for any given initial condition, there exists a critical rotation rate above which cusp formation is suppressed. We also find an exact sufficient condition to avoid cusps simultaneously for all initial conditions within the above subclass.

Dynamical Systems approach to Saffman-Taylor fingering. A Dynamical Solvability Scenario

A dynamical systems approach to competition of Saffman-Taylor fingers in a Hele-Shaw channel is developed. This is based on global analysis of the phase space flow of the low-dimensional ordinary-differential-equation sets associated with the classes of exact solutions of the problem without surface tension. Some simple examples are studied in detail. A general proof of the existence of finite-time singularities for broad classes of solutions is given. Solutions leading to finite-time interface pinchoff are also identified. The existence of a continuum of multifinger fixed points and its dynamical implications are discussed. We conclude that exact zero-surface tension solutions taken in a global sense as families of trajectories in phase space are unphysical because the multifinger fixed points are nonhyperbolic, and an unfolding does not exist within the same class of solutions. Hyperbolicity (saddle-point structure) of the multifinger fixed points is argued to be essential to the physically correct qualitative description of finger competition. The restoring of hyperbolicity by surface tension is proposed as the key point to formulate a generic dynamical solvability scenario for interfacial pattern selection.

Points to consider for prioritizing clinical genetic testing services: a European consensus process oriented at accountability for reasonableness.

Given the cost constraints of the European health-care systems, criteria are needed to decide which genetic services to fund from the public budgets, if not all can be covered. To ensure that high-priority services are available equitably within and across the European countries, a shared set of prioritization criteria would be desirable. A decision process following the accountability for reasonableness framework was undertaken, including a multidisciplinary EuroGentest/PPPC-ESHG workshop to develop shared prioritization criteria. Resources are currently too limited to fund all the beneficial genetic testing services available in the next decade. Ethically and economically reflected prioritization criteria are needed. Prioritization should be based on considerations of medical benefit, health need and costs. Medical benefit includes evidence of benefit in terms of clinical benefit, benefit of information for important life decisions, benefit for other people apart from the person tested and the patient-specific likelihood of being affected by the condition tested for. It may be subject to a finite time window. Health need includes the severity of the condition tested for and its progression at the time of testing. Further discussion and better evidence is needed before clearly defined recommendations can be made or a prioritization algorithm proposed. To our knowledge, this is the first time a clinical society has initiated a decision process about health-care prioritization on a European level, following the principles of accountability for reasonableness. We provide points to consider to stimulate this debate across the EU and to serve as a reference for improving patient management.

Testausmenetelmien ja testauksen lähestymistapojen valintaperusteet kirjallisuudessa

Testaustapausten valitseminen on testauksessa tärkeää, koska kaikkia testaustapauksia ei voida testata aika- ja raharajoitteiden takia. Testaustapausten valintaan on paljon eri menetelmiä joista eniten esillä olevat ovat malleihin perustuva valinta, kombinaatiovalinta ja riskeihin perustuva valinta. Kaikkiin edellä mainittuihin menetelmiin testaustapaukset luodaan ohjelman spesifikaation perusteella. Malleihin perustuvassa menetelmässä käytetään hyväksi ohjelman toiminnasta olevia malleja, joista valitaan tärkeimmät testattavaksi. Kombinaatiotestauksessa testitapaukset on muodostettu ominaisuuspareina jolloin yhden parin testaamisesta päätellään kahden ominaisuuden toiminta. Kombinaatiotestaus on tehokas löytämään virheitä, jotka johtuvat yhdestä tai kahdesta tekijästä. Riskeihin perustuva testaus pyrkii arvioimaan ohjelman riskejä ja valitsemaan testitapaukset niiden perusteella. Kaikissa menetelmissä priorisointi on tärkeässä roolissa, jotta testauksesta saadaan riittävä luotettavuus ilman kustannusten nousua.

Liikkuvan kenttätyön hallinta etätunnistusta ja paikannusta hyödyntävällä mobiilijärjestelmällä

Liikkuvan kenttätyön työntekijät suorittavat työpäivän aikana työtä useassa eri työkohteessa. Työkohteilla suoritettujen työtehtävien kirjaus tapahtuu usein jälkikäteen ja muistinvaraisesti. Diplomityön tavoitteena on esittää ratkaisu liikkuvan kenttätyön työkirjausten automatisointiin. Tavoitteen mukaisen etätunnistusta ja paikannusta hyödyntävän mobiilijärjestelmän avulla työntekijöiden käsinkirjoitetut ja mahdollisesti puutteelliset työkirjaukset korvataan automaattisilla ja täsmällisillä kirjauksilla. Järjestelmän tavoitteena on vähentää työntekijöiden työkuormaa. Työssä arvioidaan etätunnistuksen hyödyntämistä mobiilisovelluksen käyttöä helpottavana tekniikkana. Parhaimmillaan etätunnistus poistaa kokonaan mobiililaitteen näppäilytarpeen, mutta aiheuttaa osaltaan lisää työtä järjestelmän ylläpitoon. Työn tuloksissa esitetään myös satelliittipaikannuksen todettu tarkkuus ja soveltuvuus liikkuvan kenttätyön tarpeisiin taajama- ja kaupunkialueella. Varsinkin kaupunkialueella satelliittiperustaisen paikkatiedon tehokas hyödyntäminen edellyttää suodatusta ja älykkyyttä paikkatiedon prosessointiin.

Utilizing Near Field Communication in Health Care

In this master’s thesis, possibilities to utilize Near Field Communication (NFC) technology in health care applications are examined. NFC is a short-range wireless communication technology that enables the exchange of data between devices. Main components in NFC are tag, which contains data, a NFC reader device, which can be for instance embedded to mobile phone and also act as a tag, and an antennae in both tag and reader. In this work NFC technology is discussed and its utilization in health care information systems that are in use or in trial. Utilization of information technology in health care field is examined superficially. In this thesis, a system utilizing NFC is designed and its requirements and architecture presented. NFC is used in identification of care worker. When care worker arrives at the house of a patient, she brings the NFC-enabled mobile phone near NFC tag. This sends information to the application server. This information contains the time of arrival and patient and location identifier. When care worker leaves the place, she repeats the procedure. Information gathered can be used in reporting and real time tracking.

Satelliittipaikannukseen perustuvan reaaliaikaisen jäljitysohjelmiston toteutus

Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen eri sovellusaloilla ja siviilikäytössä on kasvanut merkittävästi 2000-luvulla Yhdysvaltojen puolustusministeriön lopetettua GPS-järjestelmän tarkoituksenmukaisen häirinnän. Langattomien datayhteyksien yleistyminen ja nopeuksien kasvaminen on avannut paikkatiedon käyttämiseksi ja hyödyntämiseksi reaaliaikaisesti uusia mahdollisuuksia. Kustannusten kasvaessa on tehokkaasta liikennöinnistä tullut tänä päivänä erittäin tärkeä osa yritysten päivittäisiä toimintoja. Ajoneuvojen hallinta on yksi tapa, jolla pyritään tehostamaan logistisia toimintoja ja vähentämään siitä aiheutuvia kustannuksia. Seuraamalla reaaliaikaisesti ajoneuvojen liikennöintiä voidaan pyrkiä saavuttamaan säästöjä optimoimalla aikatauluja ja reittejä sekä uudelleenohjaamalla ajoneuvoja sijaintien mukaan vähentäen näin kuljettua matkaa ja aikaa. Tässä diplomityössä tavoitteena on tutkia kuinka satelliittipaikannusta, paikkatietoa ja langattomia datayhteyksiä hyödyntämällä voidaan toteuttaa reaaliaikainen jäljitysohjelmisto. Työssä esitellään aluksi paikannustekniikat ja niiden toiminta. Lisäksi tutkitaan kuinka tiedonsiirto voidaan järjestelmässä toteuttaa sekä tarkastellaan järjestelmän kehityksessä huomioitavia tietoturvanäkökohtia. Tutkimuksen pohjalta suunniteltiin ja toteutettiin reaaliaikainen jäljitysohjelmisto kotipalveluyrityksen ajoneuvojen paikannustarpeisiin. Järjestelmän avulla voidaan valvoa ja jäljittää ajoneuvojen sijainteja kartalla reaaliaikaisesti sekä paikantaa tiettyä kohdetta lähimpänä olevat ajoneuvot. Tämä mahdollistaa hälytyksen sattuessa lähimpänä olevan työntekijän lähettämisen asiakaskohteeseen mahdollisimman nopeasti. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat lisäksi seurata ajamiaan matkoja ja pitää automaattista ajopäiväkirjaa. Lopuksi työssä arvioidaan toteutetun järjestelmän toimintaa testauksessa saatujen mittaustulosten perusteella.

Big Datan liiketoiminnalliset mahdollisuudet ja haasteet

Tämän kandidaatintutkielman tarkoituksena oli selvittää minkälaisia liiketoiminnallisia mahdollisuuksia ja haasteita Big Dataan ja sen ominaispiirteisiin liittyy, ja miten Big Data määritellään nykyaikaisesti ja ajankohtaisesti. Tutkimusongelmaa lähestyttiin narratiivisen kirjallisuuskatsauksen keinoin. Toisin sanoen tutkielma on hajanaisen tiedon avulla koostettu yhtenäinen katsaus nykytilanteeseen. Lähdeaineisto koostuu pääosin tieteellisistä artikkeleista, mutta käytössä oli myös oppikirjamateriaalia, konferenssijulkaisuja ja uutisartikkeleja. Tutkimuksessa käytetyt akateemisen kirjallisuuden lähteet sisälsivät keskenään paljon samankaltaisia näkemyksiä tutkimusaihetta kohtaan. Niiden perusteella muodostettiin kaksi taulukkoa havaituista mahdollisuuksista ja haasteista, ja taulukoiden rivit nimettiin niitä kuvaavien ominaispiirteiden mukaan. Tutkimuksessa liiketoiminnalliset mahdollisuudet ja haasteet jaettiin viiteen pääkategoriaan ja neljään alakategoriaan. Tutkimus toteutettiin liiketoiminnan näkökulmasta, joten siinä sivuutettiin monenlaisia Big Datan teknisiä aspekteja. Tutkielman luonne on poikkitieteellinen, ja sen avulla pyritään havainnoimaan tämän hetken yhtä uusinta tietojenkäsittelykäsittelytieteiden termiä liiketoiminnallisessa kontekstissa. Tutkielmassa Big Dataan liittyvillä ominaispiirteillä todettiin olevan mahdollisuuksia, jotka voitiin jaotella korrelaatioiden havaitsemisen perusteella markkinoiden tarkemman segmentoinnin mahdollisuuksiin ja päätöksenteon tukena toimimiseen. Reaaliaikaisen seurannan mahdollisuudet perustuvat Big Datan nopeuteen ja kokoon, eli sen jatkuvaan kasvuun. Ominaispiirteisiin liittyvät haasteet voidaan jakaa viiteen kategoriaan, joista osa liittyy toimintaympäristöön ja osa organisaation sisäiseen toimintaan.

Non-Commitment and Savings in Dynamic Risk-Sharing Contracts

We characterize the solution to a model of consumption smoothing using financing under non-commitment and savings. We show that, under certain conditions, these two different instruments complement each other perfectly. If the rate of time preference is equal to the interest rate on savings, perfect smoothing can be achieved in finite time. We also show that, when random revenues are generated by periodic investments in capital through a concave production function, the level of smoothing achieved through financial contracts can influence the productive investment efficiency. As long as financial contracts cannot achieve perfect smoothing, productive investment will be used as a complementary smoothing device.

Phase effects on synchronization by dynamical relaying in delay-coupled systems

Synchronization in an array of mutually coupled systems with a finite time delay in coupling is studied using the Josephson junction as a model system. The sum of the transverse Lyapunov exponents is evaluated as a function of the parameters by linearizing the equation about the synchronization manifold. The dependence of synchronization on damping parameter, coupling constant, and time delay is studied numerically. The change in the dynamics of the system due to time delay and phase difference between the applied fields is studied. The case where a small frequency detuning between the applied fields is also discussed.

Assembly Guidance in Augmented Reality Environments Using a Virtual Interactive Tool

The application of augmented reality (AR) technology for assembly guidance is a novel approach in the traditional manufacturing domain. In this paper, we propose an AR approach for assembly guidance using a virtual interactive tool that is intuitive and easy to use. The virtual interactive tool, termed the Virtual Interaction Panel (VirIP), involves two tasks: the design of the VirIPs and the real-time tracking of an interaction pen using a Restricted Coulomb Energy (RCE) neural network. The VirIP includes virtual buttons, which have meaningful assembly information that can be activated by an interaction pen during the assembly process. A visual assembly tree structure (VATS) is used for information management and assembly instructions retrieval in this AR environment. VATS is a hierarchical tree structure that can be easily maintained via a visual interface. This paper describes a typical scenario for assembly guidance using VirIP and VATS. The main characteristic of the proposed AR system is the intuitive way in which an assembly operator can easily step through a pre-defined assembly plan/sequence without the need of any sensor schemes or markers attached on the assembly components.

Linear amplification of marginally neutral baroclinic waves

Baroclinic wave development is investigated for unstable parallel shear flows in the limit of vanishing normal-mode growth rate. This development is described in terms of the propagation and interaction mechanisms of two coherent structures, called counter-propagating Rossby waves (CRWs). It is shown that, in this limit of vanishing normal-mode growth rate, arbitrary initial conditions produce sustained linear amplification of the marginally neutral normal mode (mNM). This linear excitation of the mNM is subsequently interpreted in terms of a resonance phenomenon. Moreover, while the mathematical character of the normal-mode problem changes abruptly as the bifurcation point in the dispersion diagram is encountered and crossed, it is shown that from an initial-value viewpoint, this transition is smooth. Consequently, the resonance interpretation remains relevant (albeit for a finite time) for wavenumbers slightly different from the ones defining cut-off points. The results are further applied to a two-layer version of the classic Eady model in which the upper rigid lid has been replaced by a simple stratosphere.

Instability of surface-temperature filaments in strain and shear

The effects of uniform straining and shearing on the stability of a surface quasi-geostrophic temperature filament are investigated. Straining is shown to stabilize perturbations for wide filaments but only for a finite time until the filament thins to a critical width, after which some perturbations can grow. No filament can be stabilized in practice, since there are perturbations that can grow large for any strain rate. The optimally growing perturbations, defined as solutions that reach a certain threshold amplitude first, are found numerically for a wide range of parameter values. The radii of the vortices formed through nonlinear roll-up are found to be proportional to θ/s, where θ is the temperature anomaly of the filament and s the strain rate, and are not dependent on the initial size of the filament. Shearing is shown to reduce the normal-mode growth rates, but it cannot stabilize them completely when there are temperature discontinuities in the basic state; smooth filaments can be stabilized completely by shearing and a simple scaling argument provides the shear rate required. Copyright © 2010 Royal Meteorological Society

Disentangling multi-level systems: averaging, correlations and memory

We consider two weakly coupled systems and adopt a perturbative approach based on the Ruelle response theory to study their interaction. We propose a systematic way of parameterizing the effect of the coupling as a function of only the variables of a system of interest. Our focus is on describing the impacts of the coupling on the long term statistics rather than on the finite-time behavior. By direct calculation, we find that, at first order, the coupling can be surrogated by adding a deterministic perturbation to the autonomous dynamics of the system of interest. At second order, there are additionally two separate and very different contributions. One is a term taking into account the second-order contributions of the fluctuations in the coupling, which can be parameterized as a stochastic forcing with given spectral properties. The other one is a memory term, coupling the system of interest to its previous history, through the correlations of the second system. If these correlations are known, this effect can be implemented as a perturbation with memory on the single system. In order to treat this case, we present an extension to Ruelle's response theory able to deal with integral operators. We discuss our results in the context of other methods previously proposed for disentangling the dynamics of two coupled systems. We emphasize that our results do not rely on assuming a time scale separation, and, if such a separation exists, can be used equally well to study the statistics of the slow variables and that of the fast variables. By recursively applying the technique proposed here, we can treat the general case of multi-level systems.