Use of scenario analysis in studying emerging technology – Case Grid computing

Tutkimuksen selvitettiin miten skenaarioanalyysia voidaan käyttää uuden teknologian tutkimisessa. Työssä havaittiin, että skenaarioanalyysin soveltuvuuteen vaikuttaa eniten teknologisen muutoksen taso ja saatavilla olevan tiedon luonne. Skenaariomenetelmä soveltuu hyvin uusien teknologioiden tutkimukseen erityisesti radikaalien innovaatioiden kohdalla. Syynä tähän on niihin liittyvä suuri epävarmuus, kompleksisuus ja vallitsevan paradigman muuttuminen, joiden takia useat muut tulevaisuuden tutkimuksen menetelmät eivät ole tilanteessa käyttökelpoisia. Työn empiirisessä osiossa tutkittiin hilaverkkoteknologian tulevaisuutta skenaarioanalyysin avulla. Hilaverkot nähtiin mahdollisena disruptiivisena teknologiana, joka radikaalina innovaationa saattaa muuttaa tietokonelaskennan nykyisestä tuotepohjaisesta laskentakapasiteetin ostamisesta palvelupohjaiseksi. Tällä olisi suuri vaikutus koko nykyiseen ICT-toimialaan erityisesti tarvelaskennan hyödyntämisen ansiosta. Tutkimus tarkasteli kehitystä vuoteen 2010 asti. Teorian ja olemassa olevan tiedon perusteella muodostettiin vahvaan asiantuntijatietouteen nojautuen neljä mahdollista ympäristöskenaariota hilaverkoille. Skenaarioista huomattiin, että teknologian kaupallinen menestys on vielä monen haasteen takana. Erityisesti luottamus ja lisäarvon synnyttäminen nousivat tärkeimmiksi hilaverkkojen tulevaisuutta ohjaaviksi tekijöiksi.

Trust region versus line search for computing the optical flow

We consider the numerical treatment of the optical flow problem by evaluating the performance of the trust region method versus the line search method. To the best of our knowledge, the trust region method is studied here for the first time for variational optical flow computation. Four different optical flow models are used to test the performance of the proposed algorithm combining linear and nonlinear data terms with quadratic and TV regularization. We show that trust region often performs better than line search; especially in the presence of non-linearity and non-convexity in the model.

Cognitive anatomy of the temporal lobe: Effect of personality in population with mild cognitive impairment & Functional specialization for memory systems in healthy individuals.

Résumé: L'impact de la maladie d'Alzheimer (MA) est dévastateur pour la vie quotidienne de la personne affectée, avec perte progressive de la mémoire et d'autres facultés cognitives jusqu'à la démence. Il n'existe toujours pas de traitement contre cette maladie et il y a aussi une grande incertitude sur le diagnostic des premiers stades de la MA. La signature anatomique de la MA, en particulier l'atrophie du lobe temporal moyen (LTM) mesurée avec la neuroimagerie, peut être utilisée comme un biomarqueur précoce, in vivo, des premiers stades de la MA. Toutefois, malgré le rôle évident du LMT dans les processus de la mémoire, nous savons que les modèles anatomiques prédictifs de la MA basés seulement sur des mesures d'atrophie du LTM n'expliquent pas tous les cas cliniques. Au cours de ma thèse, j'ai conduit trois projets pour comprendre l'anatomie et le fonctionnement du LMT dans (1) les processus de la maladie et dans (2) les processus de mémoire ainsi que (3) ceux de l'apprentissage. Je me suis intéressée à une population avec déficit cognitif léger (« Mild Cognitive Impairment », MCI), à risque pour la MA. Le but du premier projet était de tester l'hypothèse que des facteurs, autres que ceux cognitifs, tels que les traits de personnalité peuvent expliquer les différences interindividuelles dans le LTM. De plus, la diversité phénotypique des manifestations précliniques de la MA provient aussi d'une connaissance limitée des processus de mémoire et d'apprentissage dans le cerveau sain. L'objectif du deuxième projet porte sur l'investigation des sous-régions du LTM, et plus particulièrement de leur contribution dans différentes composantes de la mémoire de reconnaissance chez le sujet sain. Pour étudier cela, j'ai utilisé une nouvelle méthode multivariée ainsi que l'IRM à haute résolution pour tester la contribution de ces sous-régions dans les processus de familiarité (« ou Know ») et de remémoration (ou « Recollection »). Finalement, l'objectif du troisième projet était de tester la contribution du LTM en tant que système de mémoire dans l'apprentissage et l'interaction dynamique entre différents systèmes de mémoire durant l'apprentissage. Les résultats du premier projet montrent que, en plus du déficit cognitif observé dans une population avec MCI, les traits de personnalité peuvent expliquer les différences interindividuelles du LTM ; notamment avec une plus grande contribution du neuroticisme liée à une vulnérabilité au stress et à la dépression. Mon étude a permis d'identifier un pattern d'anormalité anatomique dans le LTM associé à la personnalité avec des mesures de volume et de diffusion moyenne du tissu. Ce pattern est caractérisé par une asymétrie droite-gauche du LTM et un gradient antéro-postérieur dans le LTM. J'ai interprété ce résultat par des propriétés tissulaires et neurochimiques différemment sensibles au stress. Les résultats de mon deuxième projet ont contribué au débat actuel sur la contribution des sous-régions du LTM dans les processus de familiarité et de remémoration. Utilisant une nouvelle méthode multivariée, les résultats supportent premièrement une dissociation des sous-régions associées aux différentes composantes de la mémoire. L'hippocampe est le plus associé à la mémoire de type remémoration et le cortex parahippocampique, à la mémoire de type familiarité. Deuxièmement, l'activation correspondant à la trace mnésique pour chaque type de mémoire est caractérisée par une distribution spatiale distincte. La représentation neuronale spécifique, « sparse-distributed», associée à la mémoire de remémoration dans l'hippocampe serait la meilleure manière d'encoder rapidement des souvenirs détaillés sans interférer les souvenirs précédemment stockés. Dans mon troisième projet, j'ai mis en place une tâche d'apprentissage en IRM fonctionnelle pour étudier les processus d'apprentissage d'associations probabilistes basé sur le feedback/récompense. Cette étude m'a permis de mettre en évidence le rôle du LTM dans l'apprentissage et l'interaction entre différents systèmes de mémoire comme la mémoire procédurale, perceptuelle ou d'amorçage et la mémoire de travail. Nous avons trouvé des activations dans le LTM correspondant à un processus de mémoire épisodique; les ganglions de la base (GB), à la mémoire procédurale et la récompense; le cortex occipito-temporal (OT), à la mémoire de représentation perceptive ou l'amorçage et le cortex préfrontal, à la mémoire de travail. Nous avons également observé que ces régions peuvent interagir; le type de relation entre le LTM et les GB a été interprété comme une compétition, ce qui a déjà été reporté dans des études récentes. De plus, avec un modèle dynamique causal, j'ai démontré l'existence d'une connectivité effective entre des régions. Elle se caractérise par une influence causale de type « top-down » venant de régions corticales associées avec des processus de plus haut niveau venant du cortex préfrontal sur des régions corticales plus primaires comme le OT cortex. Cette influence diminue au cours du de l'apprentissage; cela pourrait correspondre à un mécanisme de diminution de l'erreur de prédiction. Mon interprétation est que cela est à l'origine de la connaissance sémantique. J'ai également montré que les choix du sujet et l'activation cérébrale associée sont influencés par les traits de personnalité et des états affectifs négatifs. Les résultats de cette thèse m'ont amenée à proposer (1) un modèle expliquant les mécanismes possibles liés à l'influence de la personnalité sur le LTM dans une population avec MCI, (2) une dissociation des sous-régions du LTM dans différents types de mémoire et une représentation neuronale spécifique à ces régions. Cela pourrait être une piste pour résoudre les débats actuels sur la mémoire de reconnaissance. Finalement, (3) le LTM est aussi un système de mémoire impliqué dans l'apprentissage et qui peut interagir avec les GB par une compétition. Nous avons aussi mis en évidence une interaction dynamique de type « top -down » et « bottom-up » entre le cortex préfrontal et le cortex OT. En conclusion, les résultats peuvent donner des indices afin de mieux comprendre certains dysfonctionnements de la mémoire liés à l'âge et la maladie d'Alzheimer ainsi qu'à améliorer le développement de traitement. Abstract: The impact of Alzheimer's disease is devastating for the daily life of the affected patients, with progressive loss of memory and other cognitive skills until dementia. We still lack disease modifying treatment and there is also a great amount of uncertainty regarding the accuracy of diagnostic classification in the early stages of AD. The anatomical signature of AD, in particular the medial temporal lobe (MTL) atrophy measured with neuroimaging, can be used as an early in vivo biomarker in early stages of AD. However, despite the evident role of MTL in memory, we know that the derived predictive anatomical model based only on measures of brain atrophy in MTL does not explain all clinical cases. Throughout my thesis, I have conducted three projects to understand the anatomy and the functioning of MTL on (1) disease's progression, (2) memory process and (3) learning process. I was interested in a population with mild cognitive impairment (MCI), at risk for AD. The objective of the first project was to test the hypothesis that factors, other than the cognitive ones, such as the personality traits, can explain inter-individual differences in the MTL. Moreover, the phenotypic diversity in the manifestations of preclinical AD arises also from the limited knowledge of memory and learning processes in healthy brain. The objective of the second project concerns the investigation of sub-regions of the MTL, and more particularly their contributions in the different components of recognition memory in healthy subjects. To study that, I have used a new multivariate method as well as MRI at high resolution to test the contribution of those sub-regions in the processes of familiarity and recollection. Finally, the objective of the third project was to test the contribution of the MTL as a memory system in learning and the dynamic interaction between memory systems during learning. The results of the first project show that, beyond cognitive state of impairment observed in the population with MCI, the personality traits can explain the inter-individual differences in the MTL; notably with a higher contribution of neuroticism linked to proneness to stress and depression. My study has allowed identifying a pattern of anatomical abnormality in the MTL related to personality with measures of volume and mean diffusion of the tissue. That pattern is characterized by right-left asymmetry in MTL and an anterior to posterior gradient within MTL. I have interpreted that result by tissue and neurochemical properties differently sensitive to stress. Results of my second project have contributed to the actual debate on the contribution of MTL sub-regions in the processes of familiarity and recollection. Using a new multivariate method, the results support firstly a dissociation of the subregions associated with different memory components. The hippocampus was mostly associated with recollection and the surrounding parahippocampal cortex, with familiarity type of memory. Secondly, the activation corresponding to the mensic trace for each type of memory is characterized by a distinct spatial distribution. The specific neuronal representation, "sparse-distributed", associated with recollection in the hippocampus would be the best way to rapidly encode detailed memories without overwriting previously stored memories. In the third project, I have created a learning task with functional MRI to sudy the processes of learning of probabilistic associations based on feedback/reward. That study allowed me to highlight the role of the MTL in learning and the interaction between different memory systems such as the procedural memory, the perceptual memory or priming and the working memory. We have found activations in the MTL corresponding to a process of episodic memory; the basal ganglia (BG), to a procedural memory and reward; the occipito-temporal (OT) cortex, to a perceptive memory or priming and the prefrontal cortex, to working memory. We have also observed that those regions can interact; the relation type between the MTL and the BG has been interpreted as a competition. In addition, with a dynamic causal model, I have demonstrated a "top-down" influence from cortical regions associated with high level cortical area such as the prefrontal cortex on lower level cortical regions such as the OT cortex. That influence decreases during learning; that could correspond to a mechanism linked to a diminution of prediction error. My interpretation is that this is at the origin of the semantic knowledge. I have also shown that the subject's choice and the associated brain activation are influenced by personality traits and negative affects. Overall results of this thesis have brought me to propose (1) a model explaining the possible mechanism linked to the influence of personality on the MTL in a population with MCI, (2) a dissociation of MTL sub-regions in different memory types and a neuronal representation specific to each region. This could be a cue to resolve the actual debates on recognition memory. Finally, (3) the MTL is also a system involved in learning and that can interact with the BG by a competition. We have also shown a dynamic interaction of « top -down » and « bottom-up » types between the pre-frontal cortex and the OT cortex. In conclusion, the results could give cues to better understand some memory dysfunctions in aging and Alzheimer's disease and to improve development of treatment.

Validation of and comparison between a semidistributed rainfall-runoff hydrological model (PREVAH) and a spatially distributed snow-evolution model (SnowModel) for snow cover prediction in mountain ecosystems

Snow cover is an important control in mountain environments and a shift of the snow-free period triggered by climate warming can strongly impact ecosystem dynamics. Changing snow patterns can have severe effects on alpine plant distribution and diversity. It thus becomes urgent to provide spatially explicit assessments of snow cover changes that can be incorporated into correlative or empirical species distribution models (SDMs). Here, we provide for the first time a with a lower overestimation comparison of two physically based snow distribution models (PREVAH and SnowModel) to produce snow cover maps (SCMs) at a fine spatial resolution in a mountain landscape in Austria. SCMs have been evaluated with SPOT-HRVIR images and predictions of snow water equivalent from the two models with ground measurements. Finally, SCMs of the two models have been compared under a climate warming scenario for the end of the century. The predictive performances of PREVAH and SnowModel were similar when validated with the SPOT images. However, the tendency to overestimate snow cover was slightly lower with SnowModel during the accumulation period, whereas it was lower with PREVAH during the melting period. The rate of true positives during the melting period was two times higher on average with SnowModel with a lower overestimation of snow water equivalent. Our results allow for recommending the use of SnowModel in SDMs because it better captures persisting snow patches at the end of the snow season, which is important when modelling the response of species to long-lasting snow cover and evaluating whether they might survive under climate change.

”Ilmarisen Suomi” ja sen tekijät. Matematiikkakonekomitea ja tietokoneen rakentaminen kansallisena kysymyksenä 1950-luvulla

Tutkimus ”Ilmarisen Suomi” ja sen tekijät tarjoaa uutta tietoa ja historiallisen tulkinnan huipputeknologisen Suomen rakentamisesta sodanjälkeisenä aikana. Kirja kertoo ESKO-tietokoneen tekijöiden monipuolisesta toiminnasta sekä koneen kohtalosta 1950-luvulla. ESKOa rakennuttanut Matematiikkakonekomitea (1954­1960) suunnitteli laitteesta Suomen ensimmäistä tietokonetta, mutta kirjassa esitetyn tulkinnan mukaan komitealla oli myös laajempia, kansallisia ihanteita ja tavoitteita, kuten kansallisen keskuslaskutoimiston perustaminen. Varhaisia tietokoneita kutsuttiin niiden käyttöä kuvaavasti matematiikkakoneiksi. Kirja on ensimmäinen perusteellinen esitys ja samalla ensimmäinen tutkimus ESKOsta ja sen tekijöiden hankkeesta 1950-luvulla. Matematiikkakonekomitean johdossa toimivat aikansa huipputiedemiehet Rolf Nevanlinna ja Erkki Laurila. Väitöstutkimuksessa kysytään, miten maan ensimmäisen tietokoneen hankkimista perusteltiin, mitä Matematiikkakonekomitea oikeastaan teki ja millaisia erityisesti kansallisia motiiveja koneen tekijöiden toiminta ilmaisi. Tutkimuksessa käytetään monipuolisesti arkistoaineistoa, kirjallisuutta ja haastatteluja Suomesta, Saksasta ja Ruotsista. Tarkastelussa hyödynnetään erityisesti teknologian historian ja yhteiskuntatieteellisen tieteen- ja teknologiantutkimuksen tutkimuskirjallisuutta. Kirjassa tarkastellaan yksityiskohtaisesti sitä, miten ESKOn tekijät yhdistivät tekniikan ja kansalliset perustelut sekä rakensivat uudenlaista, teknisesti taitavaa ”Ilmarisen Suomea” yhdessä ja kilvan muiden tahojen kanssa tuottaen teknologiasta kansallista projektia suomalaisille. Matematiikkakonekomitean ja ESKO-hankkeen tutkimisen perusteella suomalaisten ja teknologian suhteesta voidaan sanoa, että tekniikasta ei vain tullut kansallinen asia suomalaisille, vaan tekniikasta nimenomaan tehtiin kansallinen projekti, joka ei suinkaan ollut erityisen yksimielinen edes sodanjälkeisenä aikana. Tutkimuksen mukaan kotimainen komitea sai paljon aikaan ja tuotti vielä merkittävämpiä seurauksia. Näin siitä huolimatta, että ESKO valmistui pahasti myöhässä, vuonna 1960. Komitea myötävaikutti niin IBM:n menestykseen Suomessa, valtiojohtoisen tiedepolitiikan alkuun kuin Nokian edeltäjän Kaapelitehtaan elektroniikkaosaamisen syntyyn.

Desarrollo detallado de la fase de aprobación de un proyecto informático

Descripción de la fase de aprobación de un proyecto informático.

Mercury analysis in hair: comparability and quality assessment within the transnational COPHES/DEMOCOPHES project

Human biomonitoring (HBM) is an effective tool for assessing actual exposure to chemicals that takes into account all routes of intake. Although hair analysis is considered to be an optimal biomarker for assessing mercury exposure, the lack of harmonization as regards sampling and analytical procedures has often limited the comparison of data at national and international level. The European-funded projects COPHES and DEMOCOPHES developed and tested a harmonized European approach to Human Biomonitoring in response to the European Environment and Health Action Plan. Herein we describe the quality assurance program (QAP) for assessing mercury levels in hair samples from more than 1800 mother-child pairs recruited in 17 European countries. To ensure the comparability of the results, standard operating procedures (SOPs) for sampling and for mercury analysis were drafted and distributed to participating laboratories. Training sessions were organized for field workers and four external quality-assessment exercises (ICI/EQUAS), followed by the corresponding web conferences, were organized between March 2011 and February 2012. ICI/EQUAS used native hair samples at two mercury concentration ranges (0.20-0.71 and 0.80-1.63) per exercise. The results revealed relative standard deviations of 7.87-13.55% and 4.04-11.31% for the low and high mercury concentration ranges, respectively. A total of 16 out of 18 participating laboratories the QAP requirements and were allowed to analyze samples from the DEMOCOPHES pilot study. Web conferences after each ICI/EQUAS revealed this to be a new and effective tool for improving analytical performance and increasing capacity building. The procedure developed and tested in COPHES/DEMOCOPHES would be optimal for application on a global scale as regards implementation of the Minamata Convention on Mercury.

Rockfall detection from LIDAR point clouds: A clustering approach using R

The analysis of rockfall characteristics and spatial distribution is fundamental to understand and model the main factors that predispose to failure. In our study we analysed LiDAR point clouds aiming to: (1) detect and characterise single rockfalls; (2) investigate their spatial distribution. To this end, different cluster algorithms were applied: 1a) Nearest Neighbour Clutter Removal (NNCR) in combination with the Expectation?Maximization (EM) in order to separate feature points from clutter; 1b) a density based algorithm (DBSCAN) was applied to isolate the single clusters (i.e. the rockfall events); 2) finally we computed the Ripley's K-function to investigate the global spatial pattern of the extracted rockfalls. The method allowed proper identification and characterization of more than 600 rockfalls occurred on a cliff located in Puigcercos (Catalonia, Spain) during a time span of six months. The spatial distribution of these events proved that rockfall were clustered distributed at a welldefined distance-range. Computations were carried out using R free software for statistical computing and graphics. The understanding of the spatial distribution of precursory rockfalls may shed light on the forecasting of future failures.

Building distributed high availability system

Today’s commercial web sites are under heavy user load and they are expected to be operational and available at all times. Distributed system architectures have been developed to provide a scalable and failure tolerant high availability platform for these web based services. The focus on this thesis was to specify and implement resilient and scalable locally distributed high availability system architecture for a web based service. Theory part concentrates on the fundamental characteristics of distributed systems and presents common scalable high availability server architectures that are used in web based services. In the practical part of the thesis the implemented new system architecture is explained. Practical part also includes two different test cases that were done to test the system's performance capacity.

The determinants of contractual choice for private involvement in infrastructure projects in the United States

Reliance on private partners to help provide infrastructure investment and service delivery is increasing in the United States. Numerous studies have examined the determinants of the degree of private participation in infrastructure projects as governed by contract type. We depart from this simple public/private dichotomy by examining a rich set of contractual arrangements. We utilize both municipal and state-level data on 472 projects of various types completed between 1985 and 2008. Our estimates indicate that infrastructure characteristics, particularly those that reflect stand alone versus network characteristics, are key factors influencing the extent of private participation. Fiscal variables, such as a jurisdiction’s relative debt level, and basic controls, such as population and locality of government, increase the degree of private participation, while a greater tax burden reduces private participation.

Clean development mechanism and joint implementation in China and Russia as related to industrial energy projects

Being highly discussed the problem of climate change and global warming has been keeping importance for several of decades. As a response to the world’s need in solution for climate change disasters, the United Nations Framework Convention on Climate Change was adopted in 1992 and supplemented with the Kyoto protocol in 1997. This work is aimed to give better understanding of the Convention, Kyoto Protocol with its mechanisms and their function, related to energy projects in such case countries, as Russia and China, in order to assist evaluation of projects cost-effectiveness. It provides basic information about the Convention and the Protocol with their regulations, overview of present situation and future post-Kyoto forecasts, while the most attention is concentrated on the clean development mechanism and joint implementation step-by-step project cycles and specific regulations in given countries. The current study disclosed that CDM and JI project cycles are resulting in a complicated process. By the moment it requires step-by-step following of a number of methodologies, spending time and finance to particular project development. Uncertainties about post-Kyoto period bring additional risk to the projects and complicate any business decision concerning Kyoto Protocol.

Disseny i implementació d'un clúster high performance computing

Clúster format per una màquina principal HEAD Node més 19 nodes de càlcul de la gama SGI13 Altix14 XE Servers and Clusters, unides en una topologia de màster subordinat, amb un total de 40 processadors Dual Core i aproximadament 160Gb de RAM.

Plataforma "Cloud Computing" per la comunicació entre pares i professors (Saas)

El projecte que es presenta a continuació és el resultat fruit de la detecció d’un problema de comunicació entre les escoles (sobretot de primària) i el pares dels alumnes que hi cursen els estudis, i la necessitat de trobar-hi una solució. Amb aquesta premissa, i tenint en compte que la tecnologia cada vegada ens ofereix més i millors eines per gestionar les nostres necessitats, es porta a terme la construcció d’un servei al núvol (Saas) capaç de cobrir aquestes necessitats i de fer-ho de la manera més senzilla i eficient possible. La plataforma Aula és un servei on tant professors com pares dels alumnes poden comunicar-se i consultar la informació referent als seus alumnes (en el cas del professors), i dels seus fills (en el cas dels pares/tutors). La solució adoptada ha de ser capaç de funcionar sobre qualsevol aparell (ordinador, tablet o mòbil) i en qualsevol lloc on hi hagi connexió a Internet. No s’ha de realitzar cap tipus d’instal·lació un cop el sistema estigui funcionant, i s’hi podran registrar tants centres com siguin necessaris, així com professionals i pares dels alumnes. També s’ha valorat el manteniment mínim del sistema i la seva escalabilitat, per poder fer front a diferents volums de dades. Així doncs, el projecte Aula es presenta com una solució per gestionar el dia a dia dels professors i alumnes, però que no pretén ser substitut de cap altre sistema de gestió que pugui tenir el centre.