Optimització de la tècnica del miralls màgics a partir de mesures de teoria de la informació

La visualització científica estudia i defineix algorismes i estructures de dades que permeten fer comprensibles conjunts de dades a través d’imatges. En el cas de les aplicacions mèdiques les dades que cal interpretar provenen de diferents dispositius de captació i es representen en un model de vòxels. La utilitat d’aquest model de vòxels depèn de poder-lo veure des del punt de vista ideal, és a dir el que aporti més informació. D’altra banda, existeix la tècnica dels Miralls Màgics que permet veure el model de vòxels des de diferents punts de vista alhora i mostrant diferents valors de propietat a cada mirall. En aquest projecte implementarem un algorisme que permetrà determinar el punt de vista ideal per visualitzar un model de vòxels així com també els punts de vista ideals per als miralls per tal d’aconseguir el màxim d’informació possible del model de vòxels. Aquest algorisme es basa en la teoria de la informació per saber quina és la millor visualització. L’algorisme també permetrà determinar l’assignació de colors òptima per al model de vòxels

El futur de l'ordinador a l'aula

Els ordinadors s’aniran fent més potents i cada vegada n’hi haurà més a les escoles. La seva utilització serà més senzilla i, per tant, resultarà més fàcil adaptar-los a les necessitats de l’aula. També seran molt útils per atendre la diversitat escolar, ja que l’ordinador permet que cada estudiant pugui progressar al seu ritme. Finalment, l’aparició d’Internet dóna moltes noves possibilitats pedagògiques i, en un futur proper, el fet d’establir comunicacions entre infants de diferents escoles podrà ser una activitat habitual de la majoria de centres

Tietojärjestelmien tietokantojen jatkuva tietojen varmistaminen

Tietokantoja käyttävien tietojärjestelmien kriittisyys tietoyhteiskunnan eri osille ja toiminnalle on merkittävä. Tietojenkäsittelyn jatkuvuus ja tietojärjestelmien korkea käytettävyys on pyrittävä turvaamaan mahdollisimman kattavasti joka hetkellä ja vikatilanteista on kyettävä toipumaan työskentelyn ja liiketoiminnan jatkamiseksi. Työn tarkoituksena oli selvittää erilaisia menetelmiä näiden tietokantojen jatkuvaan tiedonvarmistukseen sekä paikallisilla palvelinjärjestelmillä että tietoverkon välityksellä ylläpidettävillä varajärjestelmillä. Paikallisella hyvin suunnitellulla tiedonvarmistuksella vikaantunut tietokanta ja sen tietosisältö kyetään palauttamaan mihinkä tahansa ajanhetkeen ennen vikaantumista. Varajärjestelmät puolestaan voidaan ottaa välittömästi käyttöön kokonaisen konesalin käytön estyessä tai vikaantuessa. Lisäksi useammat konesalit ratkaisusta riippuen voivat palvella käyttäjiään samanaikaisesti tasaten tietojärjestelmän kuormaa, tarjoten lisämahdollisuuksia tietojenkäsittelyyn ja niiden avulla sama tieto voidaan tuoda lähemmäksi palvelemaan käyttäjiään. Työn mielenkiinto kohdistuu lähinnä Oracle-tietokantoja käyttävien tieto-järjestelmien tarjoamiin varmistusvaihtoehtoihin. Kyseiset tietokantajärjestelmät ovat laajassa käytössä niin yritysmaailmassa kuin julkisellakin sektorilla.

Web-sovellus Google App Engine alustalle

App Engine on lyhenne englanninkielisistä termeistä application, sovellus ja engine, moottori. Kyseessä on Google, Inc. -konsernin toteuttama kaupallinen palvelu, joka noudattaa pilvimallin tietojenkäsittelyn periaatteita ja mahdollistaa asiakkaan oman sovelluskehityksen. Järjestelmään on mahdollista ohjelmoida itse ideoitu palvelu Internet - verkon välityksellä käytettäväksi, joko yksityisesti tai julkisesti. Kyse on siis hajautetusta palvelinjärjestelmästä, jonka tarjoaa dynaamisesti kuormitukseen sopeutuvan sovellusalustan, jossa asiakas ei vuokraa virtuaalikoneita. Myös järjestelmän tarjoama tallennuskapasiteetti on saatavilla joustavasti. Itse kandidaatintyössä syvennytään yksityiskohtaisemmin sovelluksen toteuttamiseen palvelussa, rajoitteisiin ja soveltuvuuteen. Alussa käydään läpi pilvikäsite, joista monilla tietokoneiden käyttäjillä on epäselvä käsitys. Erilaisia kokonaisuuksia voidaan luoda erittäin monella tavalla, joista rajaamme käsittelyn kohteeksi toteuttamiskelpoiset yleiset ratkaisut.

Reaktorisydämen valvontajärjestelmän modernisointi Olkiluodon kiehutusvesilaitoksella

Reaktorisydämen valvonnalla varmistetaan, että polttoaineelta vaaditut termiset marginaalit toteutuvat ja polttoaineen suojakuori säilyy ehjänä. Olkiluodon kiehutusvesilaitoksen nykyinen sydämen valvontajärjestelmä koostuu SIMULATE-3-sydänsimulaattoriohjelmasta, reaktorisydämen instrumentoinnista, termisen tehon laskentaohjelmasta, tiedonkeruuohjelmista ja käynnistysautomatiikasta. Uusi järjestelmä koostuu näiden lisäksi GARDEL-ohjelmasta, joka on kehitetty kevytvesireaktoreiden sydämen käytön suunnitteluun ja valvontaan. GARDEL käyttää laskentaan samoja ohjelmia, jotka ovat jo Olkiluodon kiehutusvesilaitoksella käytössä. Tämän työn tarkoituksena oli verrata nykyistä ja uutta sydämen valvontajärjestelmää Olkiluodon kiehutusvesilaitoksella. Työssä tutkittiin LPRM-detektorien kalibroinnin jälkeisen datan käsittelyä, palamapäivitystä, stabiilisuuslaskentaa ja adaptiivisia menetelmiä. Järjestelmien vertailuun käytettiin Olkiluoto 2 -laitosyksiköltä käyttöjaksolta 31 (2011–2012) saatuja laskentuloksia. Tulosten perusteella havaittiin uuden järjestelmän laskennassa yksittäisiä virheitä, jotka tulee korjata. Lisäksi uuden järjestelmän toiminnasta tarvitaan lisäselvitystä.

Studies of Solar Activity with Emphasis on Quasi-Periodic Oscillations

In this thesis mainly long quasi-periodic solar oscillations in various solar atmospheric structures are discussed, based on data obtained at several wavelengths, focussing, however, mainly on radio frequencies. Sunspot (Articles II and III) and quiet Sun area (QSA) (Article I) oscillations are investigated along with quasi-periodic pulsations (QPP) in a flaring event with wide-range radio spectra (Article IV). Various oscillation periods are detected; 3–15, 35–70 and 90 minutes (QSA), 10-60 and 80-130 minutes (in sunspots at various radio frequencies), 3-5, 10-23, 220-240, 340 and 470 minutes (in sunspots at photosphere) and 8-12 and 15-17 seconds (in a solar flare at radio frequencies). Some of the oscillation periods are detected for the first time, while some of them have been confirmed earlier by other research groups. Solar oscillations can provide more information on the nature of various solar structures. This thesis presents the physical mechanisms of some solar structure oscillations. Two different theoretical approaches are chosen; magnetohydrodynamics (MHD) and the shallow sunspot model. These two theories can explain a wide range of solar oscillations from a few seconds up to some hours. Various wave modes in loop structures cause solar oscillations (<45 minutes) both in sunspots and quiet Sun areas. Periods lasting more than 45 minutes in the sunspots (and a fraction of the shorter periods) are related to sunspot oscillations as a whole. Sometimes similar oscillation periods are detected both in sunspot area variations and respectively in magnetic field strength changes. This result supports a concept that these oscillations are related to sunspot oscillations as a whole. In addition, a theory behind QPPs at radio frequencies in solar flares is presented. The thesis also covers solar instrumentation and data sources. Additionally, the data processing methods are presented. As the majority of the investigations in this thesis focus on radio frequencies, also the most typical radio emission mechanisms are presented. The main structures of the Sun, which are related to solar oscillations, are also presented. Two separate projects are included in this thesis. Solar cyclicity is studied using the extensively large solar radio map archieve from Metsähovi Radio Observatory (MRO) at 37 GHz, between 1978 and 2011 (Article V) covering two full solar cycles. Also, some new solar instrumentation (Article VI) was developed during this thesis.

Ion mobility spectrometry in liquid analysis

Ion mobility spectrometry (IMS) is a straightforward, low cost method for fast and sensitive determination of organic and inorganic analytes. Originally this portable technique was applied to the determination of gas phase compounds in security and military use. Nowadays, IMS has received increasing attention in environmental and biological analysis, and in food quality determination. This thesis consists of literature review of suitable sample preparation and introduction methods for liquid matrices applicable to IMS from its early development stages to date. Thermal desorption, solid phase microextraction (SPME) and membrane extraction were examined in experimental investigations of hazardous aquatic pollutants and potential pollutants. Also the effect of different natural waters on the extraction efficiency was studied, and the utilised IMS data processing methods are discussed. Parameters such as extraction and desorption temperatures, extraction time, SPME fibre depth, SPME fibre type and salt addition were examined for the studied sample preparation and introduction methods. The observed critical parameters were extracting material and temperature. The extraction methods showed time and cost effectiveness because sampling could be performed in single step procedures and from different natural water matrices within a few minutes. Based on these experimental and theoretical studies, the most suitable method to test in the automated monitoring system is membrane extraction. In future an IMS based early warning system for monitoring water pollutants could ensure the safe supply of drinking water. IMS can also be utilised for monitoring natural waters in cases of environmental leakage or chemical accidents. When combined with sophisticated sample introduction methods, IMS possesses the potential for both on-line and on-site identification of analytes in different water matrices.

Modelling the simultaneous effects of intellectual capital and knowledge management on the organisational performance of Finnish companies

The aim of this study was to contribute to the current knowledge-based theory by focusing on a research gap that exists in the empirically proven determination of the simultaneous but differentiable effects of intellectual capital (IC) assets and knowledge management (KM) practices on organisational performance (OP). The analysis was built on the past research and theoreticised interactions between the latent constructs specified using the survey-based items that were measured from a sample of Finnish companies for IC and KM and the dependent construct for OP determined using information available from financial databases. Two widely used and commonly recommended measures in the literature on management science, i.e. the return on total assets (ROA) and the return on equity (ROE), were calculated for OP. Thus the investigation of the relationship between IC and KM impacting OP in relation to the hypotheses founded was possible to conduct using objectively derived performance indicators. Using financial OP measures also strengthened the dynamic features of data needed in analysing simultaneous and causal dependences between the modelled constructs specified using structural path models. The estimates were obtained for the parameters of structural path models using a partial least squares-based regression estimator. Results showed that the path dependencies between IC and OP or KM and OP were always insignificant when analysed separate to any other interactions or indirect effects caused by simultaneous modelling and regardless of the OP measure used that was either ROA or ROE. The dependency between the constructs for KM and IC appeared to be very strong and was always significant when modelled simultaneously with other possible interactions between the constructs and using either ROA or ROE to define OP. This study, however, did not find statistically unambiguous evidence for proving the hypothesised causal mediation effects suggesting, for instance, that the effects of KM practices on OP are mediated by the IC assets. Due to the fact that some indication about the fluctuations of causal effects was assessed, it was concluded that further studies are needed for verifying the fundamental and likely hidden causal effects between the constructs of interest. Therefore, it was also recommended that complementary modelling and data processing measures be conducted for elucidating whether the mediation effects occur between IC, KM and OP, the verification of which requires further investigations of measured items and can be build on the findings of this study.

Path Analysis of Online Users Using Clickstream Da-ta: Case Online Magazine Website

This paper explores behavioral patterns of web users on an online magazine web-site. The goal of the study is to first find and visualize user paths within the data generated during collection, and to identify some generic behavioral typologies of user behavior. To form a theoretical foundation for processing data and identifying behavioral ar-chetypes, the study relies on established consumer behavior literature to propose typologies of behavior. For data processing, the study utilizes methodologies of ap-plied cluster analysis and sequential path analysis. Utilizing a dataset of click stream data generated from the real-life clicks of 250 ran-domly selected website visitors over a period of six weeks. Based on the data collect-ed, an exploratory method is followed in order to find and visualize generally occur-ring paths of users on the website. Six distinct behavioral typologies were recog-nized, with the dominant user consuming mainly blog content, as opposed to editori-al content. Most importantly, it was observed that approximately 80% of clicks were of the blog content category, meaning that the majority of web traffic occurring in the site takes place in content other than the desired editorial content pages. The out-come of the study is a set of managerial recommendations for each identified behavioral archetype.

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.

Automatic evolution of conceptual building architectures

This thesis describes research in which genetic programming is used to automatically evolve shape grammars that construct three dimensional models of possible external building architectures. A completely automated fitness function is used, which evaluates the three dimensional building models according to different geometric properties such as surface normals, height, building footprint, and more. In order to evaluate the buildings on the different criteria, a multi-objective fitness function is used. The results obtained from the automated system were successful in satisfying the multiple objective criteria as well as creating interesting and unique designs that a human-aided system might not discover. In this study of evolutionary design, the architectures created are not meant to be fully functional and structurally sound blueprints for constructing a building, but are meant to be inspirational ideas for possible architectural designs. The evolved models are applicable for today's architectural industries as well as in the video game and movie industries. Many new avenues for future work have also been discovered and highlighted.

Modellbasiertes Service Level Management verteilter Anwendungssysteme

Zur Senkung von Kosten werden in vielen Unternehmen Dienstleistungen, die nicht zur Kernkompetenz gehören, an externe Dienstleister ausgelagert. Dieser Prozess wird auch als Outsourcing bezeichnet. Die dadurch entstehenden Abhängigkeiten zu den externen Dienstleistern werden mit Hilfe von Service Level Agreements (SLAs) vertraglich geregelt. Die Aufgabe des Service Level Managements (SLM) ist es, die Einhaltung der vertraglich fixierten Dienstgüteparameter zu überwachen bzw. sicherzustellen. Für eine automatische Bearbeitung ist daher eine formale Spezifikation von SLAs notwendig. Da der Markt eine Vielzahl von unterschiedlichen SLM-Werkzeugen hervorgebracht hat, entstehen in der Praxis Probleme durch proprietäre SLA-Formate und fehlende Spezifikationsmethoden. Daraus resultiert eine Werkzeugabhängigkeit und eine limitierte Wiederverwendbarkeit bereits spezifizierter SLAs. In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz für ein plattformunabhängiges Service Level Management entwickelt. Ziel ist eine Vereinheitlichung der Modellierung, so dass unterschiedliche Managementansätze integriert und eine Trennung zwischen Problem- und Technologiedomäne erreicht wird. Zudem wird durch die Plattformunabhängigkeit eine hohe zeitliche Stabilität erstellter Modelle erreicht. Weiteres Ziel der Arbeit ist, die Wiederverwendbarkeit modellierter SLAs zu gewährleisten und eine prozessorientierte Modellierungsmethodik bereitzustellen. Eine automatisierte Etablierung modellierter SLAs ist für eine praktische Nutzung von entscheidender Relevanz. Zur Erreichung dieser Ziele werden die Prinzipien der Model Driven Architecture (MDA) auf die Problemdomäne des Service Level Managements angewandt. Zentrale Idee der Arbeit ist die Definition von SLA-Mustern, die konfigurationsunabhängige Abstraktionen von Service Level Agreements darstellen. Diese SLA-Muster entsprechen dem Plattformunabhängigen Modell (PIM) der MDA. Durch eine geeignete Modelltransformation wird aus einem SLA-Muster eine SLA-Instanz generiert, die alle notwendigen Konfigurationsinformationen beinhaltet und bereits im Format der Zielplattform vorliegt. Eine SLA-Instanz entspricht damit dem Plattformspezifischen Modell (PSM) der MDA. Die Etablierung der SLA-Instanzen und die daraus resultierende Konfiguration des Managementsystems entspricht dem Plattformspezifischen Code (PSC) der MDA. Nach diesem Schritt ist das Managementsystem in der Lage, die im SLA vereinbarten Dienstgüteparameter eigenständig zu überwachen. Im Rahmen der Arbeit wurde eine UML-Erweiterung definiert, die eine Modellierung von SLA-Mustern mit Hilfe eines UML-Werkzeugs ermöglicht. Hierbei kann die Modellierung rein graphisch als auch unter Einbeziehung der Object Constraint Language (OCL) erfolgen. Für die praktische Realisierung des Ansatzes wurde eine Managementarchitektur entwickelt, die im Rahmen eines Prototypen realisiert wurde. Der Gesamtansatz wurde anhand einer Fallstudie evaluiert.

Räumliche Modellierung der Dynamik von Landnutzung in Hessen und ihrer Wirkung auf die biologische Kohlenstoffspeicherung - Entwicklung eines GIS-basierten Modellsystems

Die gegenwärtige Entwicklung der internationalen Klimapolitik verlangt von Deutschland eine Reduktion seiner Treibhausgasemissionen. Wichtigstes Treibhausgas ist Kohlendioxid, das durch die Verbrennung fossiler Energieträger in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die Reduktionsziele können prinzipiell durch eine Verminderung der Emissionen sowie durch die Schaffung von Kohlenstoffsenken erreicht werden. Senken beschreiben dabei die biologische Speicherung von Kohlenstoff in Böden und Wäldern. Eine wichtige Einflussgröße auf diese Prozesse stellt die räumliche Dynamik der Landnutzung einer Region dar. In dieser Arbeit wird das Modellsystem HILLS entwickelt und zur Simulation dieser komplexen Wirkbeziehungen im Bundesland Hessen genutzt. Ziel ist es, mit HILLS über eine Analyse des aktuellen Zustands hinaus auch Szenarien über Wege der zukünftigen regionalen Entwicklung von Landnutzung und ihrer Wirkung auf den Kohlenstoffhaushalt bis 2020 zu untersuchen. Für die Abbildung der räumlichen und zeitlichen Dynamik von Landnutzung in Hessen wird das Modell LUCHesse entwickelt. Seine Aufgabe ist die Simulation der relevanten Prozesse auf einem 1 km2 Raster, wobei die Raten der Änderung exogen als Flächentrends auf Ebene der hessischen Landkreise vorgegeben werden. LUCHesse besteht aus Teilmodellen für die Prozesse: (A) Ausbreitung von Siedlungs- und Gewerbefläche, (B) Strukturwandel im Agrarsektor sowie (C) Neuanlage von Waldflächen (Aufforstung). Jedes Teilmodell umfasst Methoden zur Bewertung der Standorteignung der Rasterzellen für unterschiedliche Landnutzungsklassen und zur Zuordnung der Trendvorgaben zu solchen Rasterzellen, die jeweils am besten für eine Landnutzungsklasse geeignet sind. Eine Validierung der Teilmodelle erfolgt anhand von statistischen Daten für den Zeitraum von 1990 bis 2000. Als Ergebnis eines Simulationslaufs werden für diskrete Zeitschritte digitale Karten der Landnutzugsverteilung in Hessen erzeugt. Zur Simulation der Kohlenstoffspeicherung wird eine modifizierte Version des Ökosystemmodells Century entwickelt (GIS-Century). Sie erlaubt einen gesteuerten Simulationslauf in Jahresschritten und unterstützt die Integration des Modells als Komponente in das HILLS Modellsystem. Es werden verschiedene Anwendungsschemata für GIS-Century entwickelt, mit denen die Wirkung der Stilllegung von Ackerflächen, der Aufforstung sowie der Bewirtschaftung bereits bestehender Wälder auf die Kohlenstoffspeicherung untersucht werden kann. Eine Validierung des Modells und der Anwendungsschemata erfolgt anhand von Feld- und Literaturdaten. HILLS implementiert eine sequentielle Kopplung von LUCHesse mit GIS-Century. Die räumliche Kopplung geschieht dabei auf dem 1 km2 Raster, die zeitliche Kopplung über die Einführung eines Landnutzungsvektors, der die Beschreibung der Landnutzungsänderung einer Rasterzelle während des Simulationszeitraums enthält. Außerdem integriert HILLS beide Modelle über ein dienste- und datenbankorientiertes Konzept in ein Geografisches Informationssystem (GIS). Auf diesem Wege können die GIS-Funktionen zur räumlichen Datenhaltung und Datenverarbeitung genutzt werden. Als Anwendung des Modellsystems wird ein Referenzszenario für Hessen mit dem Zeithorizont 2020 berechnet. Das Szenario setzt im Agrarsektor eine Umsetzung der AGENDA 2000 Politik voraus, die in großem Maße zu Stilllegung von Ackerflächen führt, während für den Bereich Siedlung und Gewerbe sowie Aufforstung die aktuellen Trends der Flächenausdehnung fortgeschrieben werden. Mit HILLS ist es nun möglich, die Wirkung dieser Landnutzungsänderungen auf die biologische Kohlenstoffspeicherung zu quantifizieren. Während die Ausdehnung von Siedlungsflächen als Kohlenstoffquelle identifiziert werden kann (37 kt C/a), findet sich die wichtigste Senke in der Bewirtschaftung bestehender Waldflächen (794 kt C/a). Weiterhin führen die Stilllegung von Ackerfläche (26 kt C/a) sowie Aufforstung (29 kt C/a) zu einer zusätzlichen Speicherung von Kohlenstoff. Für die Kohlenstoffspeicherung in Böden zeigen die Simulationsexperimente sehr klar, dass diese Senke nur von beschränkter Dauer ist.

Degrees of Free Word-Order and Freely Rewriting Restarting Automata

In natural languages with a high degree of word-order freedom syntactic phenomena like dependencies (subordinations) or valencies do not depend on the word-order (or on the individual positions of the individual words). This means that some permutations of sentences of these languages are in some (important) sense syntactically equivalent. Here we study this phenomenon in a formal way. Various types of j-monotonicity for restarting automata can serve as parameters for the degree of word-order freedom and for the complexity of word-order in sentences (languages). Here we combine two types of parameters on computations of restarting automata: 1. the degree of j-monotonicity, and 2. the number of rewrites per cycle. We study these notions formally in order to obtain an adequate tool for modelling and comparing formal descriptions of (natural) languages with different degrees of word-order freedom and word-order complexity.