An Analysis of Eye Scanpath Entropy in a Progressively Forming Virtual Environment

A sign of presence in virtual environments is that people respond to situations and events as if they were real, where response may be considered at many different levels, ranging from unconscious physiological responses through to overt behavior,emotions, and thoughts. In this paper we consider two responses that gave different indications of the onset of presence in a gradually forming environment. Two aspects of the response of people to an immersive virtual environment were recorded: their eye scanpath, and their skin conductance response (SCR). The scenario was formed over a period of 2 min, by introducing an increasing number of its polygons in random order in a head-tracked head-mounted display. For one group of experimental participants (n 8) the environment formed into one in which they found themselves standing on top of a 3 m high column. For a second group of participants (n 6) the environment was otherwise the same except that the column was only 1 cm high, so that they would be standing at normal ground level. For a third group of participants (n 14) the polygons never formed into a meaningful environment. The participants who stood on top of the tall column exhibited a significant decrease in entropy of the eye scanpath and an increase in the number of SCR by 99 s into the scenario, at a time when only 65% of the polygons had been displayed. The ground level participants exhibited a similar decrease in scanpath entropy, but not the increase in SCR. The random scenario grouping did not exhibit this decrease in eye scanpath entropy. A drop in scanpath entropy indicates that the environment had cohered into a meaningful perception. An increase in the rate of SCR indicates the perception of an aversive stimulus. These results suggest that on these two dimensions (scanpath entropy and rate of SCR) participants were responding realistically to the scenario shown in the virtual environment. In addition, the response occurred well before the entire scenario had been displayed, suggesting that once a set of minimal cues exists within a scenario,it is enough to form a meaningful perception. Moreover, at the level of the sympathetic nervous system, the participants who were standing on top of the column exhibited arousal as if their experience might be real. This is an important practical aspect of the concept of presence.

Catàleg de coeficients d’absorció segons diferents tipus de sòls

La contaminació acústica és un dels problemes que en la actualitat ha agafat una important rellevància en la societat. Aquest fet és a causa de que aquesta contaminació provoca estrès i problemes de salut que poden arribar a ser greus. A més, la societat demana mantenir totes les comoditats disminuint l’inconvenient que podria suposar la contaminació acústica. En les grans ciutats, la contaminació acústica prové, segons molts estudis, del trànsit rodat en un 80%, fet que col•loca aquesta font com a la més important.L’objecte del projecte és desenvolupar un catàleg pels tipus de sòls més comuns sobre quins són els coeficients d’absorció més adequats i avaluar l’error que es dóna en els càlculs de propagació a llargues distàncies, que en ambients urbans no es poden donar i per tant no solen ser un problema. L’abast del projecte comprendrà sòls plans, tant de tipus reflectants com absorbents que típicament es poden trobar al voltant de les infraestructures de transport i distàncies de propagació de 25 metres fins als 150 metres

Meesauunin mekaniikan simulointi

Meesauuni on sulfaattiselluloosan valmistuksen kemikaalikierron apukemikaalin, kalkin valmistukseen käytettävä laite. Rakenteeltaan meesauuni koostuu pyöreästä lievästi horisontaalitasosta kaltevaan asentoon tuetusta putkesta sekä putkea tukevista kannatuselimistä. Meesauunia pyöritetään käytön aikana pituusakselinsa ympäri. Työn tarkoituksena oli rakentaa ADAMS-simulointiohjelmistoon käyttöliittymä meesauunin simulointimallin luomiseen uunin päämittojen avulla. Työssä selvitetään simulointimallin soveltuvuutta uunin kannatuselimiin kohdistuvien voimien tutkimiseen uunin normaaliajossa ja tietyissä ongelmatilanteissa. Työssä suoritettujen simulointien todettiin vastaavan melko hyvin todellista meesauunia ja tukevan ajatusta ADAMS:in käyttämisestä meesauunin mekaniikan simulointiin. Samalla todettiin kuitenkin lisämittausten kehittämisen tarpeellisuus ennen pidemmälle meneviä johtopäätöksiä.

Bensiinin valmistus Naantalin jalostamolla

Työn tarkoituksena oli kartoittaa ja dokumentoida nykyinen bensiininvalmistusprosessi Fortumin Naantalin erikoistuotejalostamolla. Tavoitteena oli löytää nykyisestä prosessista pullonkauloja logistiikkasimulaattorilla sekä hakea ratkaisuja, joilla niitä voitaisiin poistaa. Bensiiniä voidaan valmistaa joko panosprosessina tai linjasekoituksella. Panosprosessissa bensiinikomponentit siirtolinjataan yksitellen valmistussäiliöön, jossa ne sen jälkeen sekoitetaan valmiiksi tuotteeksi. Tällä tavoin valmistetaan bensiiniä Fortumin Naantalin jalostamolla. Linjasekoitusmenetelmässä bensiinikomponentit syötetään kaikki yhtäaikaa linjaan, jossa ne sekoittuvat. Sekoituksen apuna voidaan käyttää linjassa staattisia sekoittimia. Linjasekoitusmenetelmällä saadaan suoraan säiliöön valmista tuotetta. Tällaista menetelmää käytetään Fortumin Porvoon jalostamolla. Bensiinin valmistuksen kaksi tärkeintä muuttujaa ovat höyrynpaine ja oktaaniluku. Esimerkeissä on esitetty panosprosessi- ja linjasekoitusmalleja eri jalostamoilla eripuolilla maailmaa. Naantalin jalostamon bensiininvalmistuksen logistiikkaa kuvaava malli valmistettiin kokeellisessa osassa Tecnomatix Technologiesin kehittämällä eMPlant-simulointiohjelmistolla. Bensiininvalmistuksen logistisiin ongelmakohtiin keskityttiin simulointimallia laadittaessa. Naantalin jalostamoa kuvaavan simulointimallin lisäksi rakennettiin kaksi vaihtoehtoista mallia parantamaan jalostamon bensiinivalmistuksen logistiikkaa. Ensimmäisessä vaihtoehdossa suurennettiin kahta bensiininvalmistuslinjaa, ja toisessa otettiin käyttöön uusi säiliö BE98 valmistusta varten. Vaihtoehtoisten mallien rakentamisen tavoitteena oli saada tietoa mahdollisia investointipäätöksiä varten. Tulosten perusteella uuden valmistussäiliön käyttöönottoa voidaan pitää teknisesti kannattavana. Taloudellisesti hanke on kannattava, jos uuden säiliön rakentamisen sijaan on mahdollisuus vapauttaa jokin olemassa oleva säiliö tähän käyttöön. Yksi simulointimallin kehityskohde on sen käyttöliittymän muuntaminen käyttäjäystävällisempään muotoon. Tällöin tuotannonsuunnittelija voisi käyttää mallia tuotannonsuunnittelun apuna. Mallin tarkentaminen vastaamaan paremmin nykyistä valmistusprosessia on myös yksi kehityskohde.

An index for quantifying flocking behavior

One of the classic research topics in adaptive behavior is the collective displacement of groups of organisms such as flocks of birds, schools of fish, herds of mammals and crowds of people. However, most agent-based simulations of group behavior do not provide a quantitative index for determining the point at which the flock emerges. We have developed an index of the aggregation of moving individuals in a flock and have provided an example of how it can be used to quantify the degree to which a group of moving individuals actually forms a flock.

Ydinvoimalaitoksen turbiinilaitoksen toiminnan ja kunnonvalvonnan nykytilan kuvaus ja kehittämismahdollisuuksien kartoitus sekä toteutus ja kannattavuusarviointi

Työssä selvitettiin Olkiluodon ydinvoimalaitoksen prosessiseurannassa nykyisin käytössä olevia järjestelmiä sekä tutkittiin prosessisimulointiohjelman käyttömahdollisuuksia osana prosessiseurantaa. Ensisijaisesti tutkittiin kuinka hyvin simulointimalli soveltuu pienien tehopoikkeamien havainnoimiseen. Simulointimalli rakennettiin Endat Oy:n kehittämällä Prosim-simulointiohjelmalla. Simulointimalli on tehty kahdelle eri prosessille. Erilliset mallit rakennettiin sekä vuoden 2003 vuosihuoltoa edeltäneelle prosessille, että vuosihuollossa lauhteen esilämmityksen osalta muutetulle prosessille. Simulointimallien toimintaa käytännössä testattiin suorittamalla simulointiajoja muutamilla prosessin muutostilanteilla ja vertailemalla muutostilanteiden mittapistedataa simulointiohjelman laskemiin tuloksiin. Simulointimallin suurimmat poikkeamat mittapistedataan verrattuna todettiin turbiinilaitoksen korkeapainepuolella sekä lauhduttimessa. Käytännössä havaittiin, että nämä poikkeamat hankaloittavat simulointiohjelman käyttöä käytönvalvonnan työkaluna, eikä sen käytöstä näin ollen saada varsinaista lisäarvoa.

Virtual hand illusion induced by visuomotor correlations

Our body schema gives the subjective impression of being highly stable. However, a number of easily-evoked illusions illustrate its remarkable malleability. In the rubber-hand illusion, illusory ownership of a rubber-hand is evoked by synchronous visual and tactile stimulation on a visible rubber arm and on the hidden real arm. Ownership is concurrent with a proprioceptive illusion of displacement of the arm position towards the fake arm. We have previously shown that this illusion of ownership plus the proprioceptive displacement also occurs towards a virtual 3D projection of an arm when the appropriate synchronous visuotactile stimulation is provided. Our objective here was to explore whether these illusions (ownership and proprioceptive displacement) can be induced by only synchronous visuomotor stimulation, in the absence of tactile stimulation.

Diskreetin optimoinnin käyttö mekatronisen koneen virtuaalisuunnittelussa

Työn tavoitteena oli selvittää konetekniikan osastolla valmistetun optimointiohjelman soveltuvuutta virtuaaliprototyyppisen optimointiin. Lisäksi työn tavoitteena oli selvittää virtuaaliprototyyppien avulla tapahtuvan optimoinnin rajoitteet ja mahdollisuudet todellisilla optimointitehtävillä. Optimaze-ohjelma yhdistettiin simulointiohjelmistoon käyttäen apuna merkkitiedostoja ja simulointiohjelmiston sisäisiä makroja. Saadun optimointiympäristön toimivuus testattiin kahdella todellista puomia optimoivalla optimointitehtävällä. Simulointiohjelmistona käytettiin ADAMS:ia ja optimointialgoritmina differentiaalievoluutiota. Tuloksista havaittiin optimointiohjelman soveltuvan virtuaaliprototyyppien optimointiin. Raskaiden mallien optimoinnin huomattiin kuitenkin olevan liian hidas prosessi. Tutkimuksessa todettiinkin asian vaativan lisää tutkimista ja kehitystyötä.

Kustannusmallien kehitys BCTMP- ja DIP-prosessien simulointimalleihin

Massa- ja paperiteollisuuden päästöt ovat vähentyneet huomattavasti viime vuosikymmenten aikana. Tiukentuvat viranomaismääräykset ja ympäristörajoitukset tulevat vaatimaan päästöjen määrien vähentämistä edelleen. Päästöttömät massanvalmistusprosessit olisivat ratkaisu näiden määräysten täyttämiseksi.Tämän työn tavoitteena on kehittää kustannusmallit Balas-ohjelmalla simuloitaville virtuaalisille BCTMP- sekä DIP-massanvalmistusprosesseille. Tarkoituksena on, että kustannusmallien avulla voidaan selvittää valmistusprosessien kustannusrakenteet ja erilaisten päästöttömyysratkaisujen vaikutus kustannusrakenteeseen. Lisäksi mallien avulla selvitetään päästöttömyysinvestointien kannattavuudet sekä mahdollisten päästöistä aiheutuvien kustannusten nousun vaikutus tehtyjen päästöttömyysinvestointien kannattavuuteen.Työn tuloksena syntyi Excel-taulukkolaskentaohjelmalla laadittu kustannuslaskentamalli, jonka avulla saadaan laskettua prosessien muuttuvat, kiinteät sekä pääomakustannukset toimintokohtaisesti. Teoriapohjana prosessien toimintojen määrittämisessä käytettiin toimintolaskentaa. Investointien kannattavuutta mallissa tarkastellaan nykyarvon, sisäisen korkokannan sekä takaisinmaksuajan menetelmällä. Kustannusten laskennassa käytettävät hintatiedot perustuvat laitetoimittajien tarjouksiin, massa-, paperi- ja kemikaalivalmistajien haastatteluihin sekä kirjallisuustutkimukseen.

Langevin equations with multiplicative noise: Application to domain growth

Langevin Equations of Ginzburg-Landau form, with multiplicative noise, are proposed to study the effects of fluctuations in domain growth. These equations are derived from a coarse-grained methodology. The Cahn-Hiliard-Cook linear stability analysis predicts some effects in the transitory regime. We also derive numerical algorithms for the computer simulation of these equations. The numerical results corroborate the analytical predictions of the linear analysis. We also present simulation results for spinodal decomposition at large times.

Syöttövesisäiliöiden pinnanheilahteluiden hallinta Loviisan voimalaitoksella

Tässä työssä tarkastellaan syöttövesisäiliöiden käyttäytymistä Loviisan voimalaitoksella. Työssä käydään läpi laitoksen kaikki pääjärjestelmät primääri- ja sekundääripuolelta. Lisäksi selvitetään myös säiliöiden käyttäytymiseen liittyvät apujärjestelmät niiltä osin kuin tarpeellista. Työn pääpaino laitosesittelyn jälkeen siirtyy täysin syöttövesisäiliömallin luomiseen ja simulointeihin. Työssä on tutkittu useita esille tulleita ideoita syöttövesisäiliöiden pinnanheilahdusten minimoimiseksi. Säiliömallin luominen ja simuloinnit on suoritettu APROS-voimalaitossimulaattorilla. Työssä on alustavasti tarkasteltu kaikki pinnanheilahdusten hallintaideat. Mahdolliset jatkotutkimukset ja parannustyöt aloitetaan tämän työn pohjalta. Työn aikana saatiin paljon uutta tietoa syöttövesisäiliöiden käyttäytymisestä. Tätä tietoa pystytään hyödyntämään käytössä, prosessisuunnittelussa ja koulutussimulaattoria päivitettäessä.

Forecasting a language shift based on cellular automata

Language extinction as a consequence of language shifts is a widespread social phenomenon that affects several million people all over the world today. An important task for social sciences research should therefore be to gain an understanding of language shifts, especially as a way of forecasting the extinction or survival of threatened languages, i.e., determining whether or not the subordinate language will survive in communities with a dominant and a subordinate language. In general, modeling is usually a very difficult task in the social sciences, particularly when it comes to forecasting the values of variables. However, the cellular automata theory can help us overcome this traditional difficulty. The purpose of this article is to investigate language shifts in the speech behavior of individuals using the methodology of the cellular automata theory. The findings on the dynamics of social impacts in the field of social psychology and the empirical data from language surveys on the use of Catalan in Valencia allowed us to define a cellular automaton and carry out a set of simulations using that automaton. The simulation results highlighted the key factors in the progression or reversal of a language shift and the use of these factors allowed us to forecast the future of a threatened language in a bilingual community.

Extending body space in immersive virtual reality: a very long arm illusion

Recent studies have shown that a fake body part can be incorporated into human body representation through synchronous multisensory stimulation on the fake and corresponding real body part- the most famous example being the Rubber Hand Illusion. However, the extent to which gross asymmetries in the fake body can be assimilated remains unknown. Participants experienced, through a head-tracked stereo head-mounted display a virtual body coincident with their real body. There were 5 conditions in a between-groups experiment, with 10 participants per condition. In all conditions there was visuo-motor congruence between the real and virtual dominant arm. In an Incongruent condition (I), where the virtual arm length was equal to the real length, there was visuo-tactile incongruence. In four Congruent conditions there was visuo-tactile congruence, but the virtual arm lengths were either equal to (C1), double (C2), triple (C3) or quadruple (C4) the real ones. Questionnaire scores and defensive withdrawal movements in response to a threat showed that the overall level of ownership was high in both C1 and I, and there was no significant difference between these conditions. Additionally, participants experienced ownership over the virtual arm up to three times the length of the real one, and less strongly at four times the length. The illusion did decline, however, with the length of the virtual arm. In the C2-C4 conditions although a measure of proprioceptive drift positively correlated with virtual arm length, there was no correlation between the drift and ownership of the virtual arm, suggesting different underlying mechanisms between ownership and drift. Overall, these findings extend and enrich previous results that multisensory and sensorimotor information can reconstruct our perception of the body shape, size and symmetry even when this is not consistent with normal body proportions.

Effects of P300-based BCI use on reported presence in a virtual environment

Brain-computer interfaces (BCIs) are becoming more and more popular as an input device for virtual worlds and computer games. Depending on their function, a major drawback is the mental workload associated with their use and there is significant effort and training required to effectively control them. In this paper, we present two studies assessing how mental workload of a P300-based BCI affects participants" reported sense of presence in a virtual environment (VE). In the first study, we employ a BCI exploiting the P300 event-related potential (ERP) that allows control of over 200 items in a virtual apartment. In the second study, the BCI is replaced by a gaze-based selection method coupled with wand navigation. In both studies, overall performance is measured and individual presence scores are assessed by means of a short questionnaire. The results suggest that there is no immediate benefit for visualizing events in the VE triggered by the BCI and that no learning about the layout of the virtual space takes place. In order to alleviate this, we propose that future P300-based BCIs in VR are set up so as require users to make some inference about the virtual space so that they become aware of it,which is likely to lead to higher reported presence.

Virtuaaliprototyypin käyttö roottorin dynamiikan analysoinnissa

Työn tavoitteena oli selvittää kaupallisen dynamiikansimulointiohjelmiston soveltuvuus roottoridynamiikan analysointiin. Työssä keskityttiin erityisesti roottorin dynamiikkaan vaikuttavien epäideaalisuuksien mallintamiseen. Simulointitulosten tarkkuutta selvitettiin mittauksilla. Lisäksi vertailtiin yleiskäyttöisen dynamiikan simulointiohjelmiston ja roottoridynamiikan erikoisohjelmiston teoriaa. Tutkittava roottori oli paperikoneen putkitela. Telan joustavuus kuvattiin elementtimenetelmällä ratkaistujen moodien avulla. Elementtimallissa huomioitiin telan vaipan seinämänpaksuusvaihtelu, joka vaikuttaa telan massa- ja jäykkyysjakaumaan. Dynamiikkaohjelmistossa mallinnettiin telan tuennasta tulevat herätteet. Dynamiikkaohjelmistona käytettiin ADAMS:ia ja FEM-ohjelmana ANSYS:stä. Tuloksista havaittiin käytetyn menetelmän soveltuvan roottoridynamiikan analysointiin ja roottorin epäideaalisuuksien mallintamiseen. Simulointimallilla saatiin esille murtolukukriittiset pyörimisnopeudet ja telan kriittinen pyörimisnopeus vastasi hyvin mittaustuloksia.