Personalized modeling for drug concentration prediction using Support Vector Machine

Building a personalized model to describe the drug concentration inside the human body for each patient is highly important to the clinical practice and demanding to the modeling tools. Instead of using traditional explicit methods, in this paper we propose a machine learning approach to describe the relation between the drug concentration and patients' features. Machine learning has been largely applied to analyze data in various domains, but it is still new to personalized medicine, especially dose individualization. We focus mainly on the prediction of the drug concentrations as well as the analysis of different features' influence. Models are built based on Support Vector Machine and the prediction results are compared with the traditional analytical models.

Siltanosturin mallinnusmenetelmien kehittäminen

Työn tarkoituksena oli selvittää kaupallisen dynamiikan simulointiohjelmiston (Adams) soveltuvuus siltanosturin mallintamiseen. Työn kohteena oli kaksipalkkinen siltanosturi, joka sijaitsi KCI:n tiloissa Hyvinkäällä. Nosturin jänneväli oli noin 19.5 metriä ja nostokyky 16 tonnia. Mallintamisessa keskityttiin nosturin dynamiikkaan sekä ohjausvoimiin nosturin kantopyörissä. Simulointitulokset verifioitiin mittauksin. Koska mallista haluttiin mahdollisimman yksinkertainen, mallinnettiin ainoastaan pääkannattajat ja köydet joustavina. Muut osat mallinnettiin jäykkinä. Yksinkertaisuuteen pyrittiin sen vuoksi, että mallia oli tarkoitus käyttää perustana komponenttikirjaston luomiseksi myöhempää käyttöä varten. Tuloksista todettiin mallin soveltuvan hyvin nosturin dynamiikan mallintamiseen. Mallista saatavat tulokset vastasivat hyvin mitattuja liikkeitä. Ohjausvoimia ei kuitenkaan saatu verifioitua. Käytetty mittausmenetelmä osoittautui sopimattomaksi.

A Method for Estimating Short-term Profitability, Case Stora Enso Packaging Boards

Tutkimuksen tavoitteena oli rakentaa case yritykselle malli lyhyen aikavälin kannattavuuden estimointia varten. Tutkimusmetodi on konstruktiivinen, ja malli kehitettiin laskentaihmisten avustuksella. Teoriaosassa käytiin kirjallisuuskatsauksen avulla läpi kannattavuutta, budjetointia sekä itse ennustamista. Teoriaosassa pyrittiin löytämään sellaisia menetelmiä, joita voitaisiin käyttää lyhyen aikavälin kannattavuuden estimoinnissa. Rakennettavalle mallille asetettujen vaatimusten mukaan menetelmäksi valittiin harkintaan perustuva menetelmä (judgmental). Tutkimuksen mukaan kannattavuuteen vaikuttaa myyntihinta ja –määrä, tuotanto, raaka-aineiden hinnat ja varaston muutos. Rakennettu malli toimii kohdeyrityksessä kohtalaisen hyvin ja huomattavaa on se, että eri tehtaiden ja eri koneiden väliset erot saattavat olla kohtuullisen suuret. Nämä erot johtuvat pääasiassa tehtaan koosta ja mallien erilaisuudesta. Mallin käytännön toimivuus tulee kuitenkin parhaiten selville silloin, kun se on laskentaihmisten käytössä. Ennustamiseen liittyy kuitenkin aina omat ongelmansa ja uudetkaan menetelmät eivät välttämättä poista näitä ongelmia.

Developing of the Variable Speed Drive -control in simulated parallel pumping systems

This thesis presents briefly the basic operation and use of centrifugal pumps and parallel pumping applications. The characteristics of parallel pumping applications are compared to circuitry, in order to search analogy between these technical fields. The purpose of studying circuitry is to find out if common software tools for solving circuit performance could be used to observe parallel pumping applications. The empirical part of the thesis introduces a simulation environment for parallel pumping systems, which is based on circuit components of Matlab Simulink —software. The created simulation environment ensures the observation of variable speed controlled parallel pumping systems in case of different controlling methods. The introduced simulation environment was evaluated by building a simulation model for actual parallel pumping system at Lappeenranta University of Technology. The simulated performance of the parallel pumps was compared to measured values of the actual system. The gathered information shows, that if the initial data of the system and pump perfonnance is adequate, the circuitry based simulation environment can be exploited to observe parallel pumping systems. The introduced simulation environment can represent the actual operation of parallel pumps in reasonably accuracy. There by the circuitry based simulation can be used as a researching tool to develop new controlling ways for parallel pumps.

On Variational Ensemble Kalman Filtering

The Extended Kalman Filter (EKF) and four dimensional assimilation variational method (4D-VAR) are both advanced data assimilation methods. The EKF is impractical in large scale problems and 4D-VAR needs much effort in building the adjoint model. In this work we have formulated a data assimilation method that will tackle the above difficulties. The method will be later called the Variational Ensemble Kalman Filter (VEnKF). The method has been tested with the Lorenz95 model. Data has been simulated from the solution of the Lorenz95 equation with normally distributed noise. Two experiments have been conducted, first with full observations and the other one with partial observations. In each experiment we assimilate data with three-hour and six-hour time windows. Different ensemble sizes have been tested to examine the method. There is no strong difference between the results shown by the two time windows in either experiment. Experiment I gave similar results for all ensemble sizes tested while in experiment II, higher ensembles produce better results. In experiment I, a small ensemble size was enough to produce nice results while in experiment II the size had to be larger. Computational speed is not as good as we would want. The use of the Limited memory BFGS method instead of the current BFGS method might improve this. The method has proven succesful. Even if, it is unable to match the quality of analyses of EKF, it attains significant skill in forecasts ensuing from the analysis it has produced. It has two advantages over EKF; VEnKF does not require an adjoint model and it can be easily parallelized.

Knowledge modeling for innovative companies: case of business incubator

The paper presents a study which is aimed at building a knowledge model for a case company – business incubator “Ingria” (St. Petersburg, Russia). The business incubator is one of its kind organization in St. Petersburg, and one of the few in Russia, providing services for innovative entrepreneurial companies at an international level. Business incubation impact is deeply researched from the point of view of knowledge engineering. The paper also provides a broad analysis of various knowledge engineering tools used for visualization of knowledge, as well as knowledge modeling techniques.

Liikkuvan kivimurskaimen syötinosan rakenneanalyysi osarakennetekniikan avulla

Työn tarkoituksena oli selvittää, miten osarakennetekniikkaa voidaan soveltaa siirrettävän kivimurskaimen syötinosan simuloinnissa. Tätä tutkittiin luomalla kahdella eri ohjelmistolla simulaatiomalli syötinosasta ja mallintamalla syötinosan runko joustavaksi kappaleeksi osarakennetekniikan avulla. Luotujen simulointimallien tarkkuutta selvitettiin vertaamalla niistä saatuja rungon jännityksiä tutkittavan rakenteen rungosta mitattuihin jännityksiin. Työn tarkoituksena oli myös tutkia, miten hyvin simulaatiomallit soveltuvat käytettäväksi syötinosan tuotekehityksessä. Tässä työssä käytettiin syötinosan simulaatiomallin luomiseen ANSYS-ohjelmistoa ja ADAMS-ohjelmistoa. Simulaatiomalleihin lisättiin tutkittavasta järjestelmästä mitattu ohjaussignaali sekä syötinosan jousien arvot. Järjestelmän rakenneominaisuudet saatiin suoraan valmistajan luovuttamista tiedoista. ADAMS-ohjelmistolla mallinnetussa simulaatiomallissa runko mallinnettiin joustavaksi ANSYS-ohjelmistossa, josta se siirrettiin ADAMS-ohjelmistoon. Saaduista tuloksista kävi ilmi, että osarakennetekniikkaa voidaan hyödyntää syötinosan joustavan rungon simuloinnissa. Tutkittavasta järjestelmästä mitatuissa jännityksissä ja simulaatiomalleista saaduissa jännityksissä oli eroja, mutta jännityshistorian muodot ja suuruusluokat vastasivat pääosin toisiaan. Tulosten parantamiseksi tulee selvittää lisää alkuarvoja tutkittavasta järjestelmästä ja varmistua nyt saatujen jousiparametrien oikeellisuudesta.

Applications of augmented reality for sales in apparel industry in Russia

The sustainable growth of video interactivity technologies on different platforms in the lasts years opens good prospects for augmented reality technology adoption on different markets. In the end of 2011 there was an improvement in technology which allows building the 3D model of human body. Such an improvement could be used in apparel industry. The main goal of the study is to understand the level of acceptance of augmented reality as a technology on the Russian apparel market. For a more accurate investigation, a new model accounting for augmented reality characteristics, as well as for similarities and differences between online and offline customer behavior in apparel industry, was developed. As a result of the survey, the weights of different purchase intention factors for Russian consumer were found, and the information about Russian consumers’ preferences towards the augmented reality features in apparel market, especially in fitting time, real-time interaction and fitting quality peculiarities, was presented.

Simuloinnin hyödyntäminen kotihoidon kehittämisessä

Ikääntyvien ihmisten kasvava määrä tulevina vuosikymmeninä kuormittaa kaupunkien kotihoitoa enenemässä määrin. Kaupunkien rajalliset resurssit ovat jo nyt koetuksella, eikä nykyiseen tilanteeseen ole nähtävissä huomattavaa parannusta tulevina vuosina. Kotihoidon henkilöstön määrää ei pystytä kasvattamaan riittävästi suhteessa kasvavien asiakasvirtojen kanssa, jotta korkea palvelun laatu voitaisiin taata myös tulevaisuudessa. Lahden kaupungin kotihoito pyrkii etsimään teknisiä ratkaisuja kotihoidon haasteisiin muun muassa kotihoidon töiden jakamiseen kehitetyllä optimointialgoritmilla sekä simuloinnilla. Tämä diplomityö käsittelee toimintatutkimuksen avulla simuloinnin tuomia hyötyjä sekä rajoitteita Lahden kotihoidon näkökulmasta. Launeen alueen kotihoidon haasteita käydään läpi neljässä eri työpajassa. Työssä esitetään Quest-simulointiohjelmiston ominaisuuksia, sekä Launeen alueen simulointimallin luomista aina suunnittelusta verifiointiin. Työn tuottama lisäarvo kotihoidon kehittämisessä tulee ilmi neljässä eri vaihtoehtoajossa kotihoitajien asiakkaalta toiselle kulkemien matkojen ja matkoihin käytettyjen aikojen mittaamisessa.

Alueellinen energiatehokkuusmalli

Energian kulutus ja siitä aiheutuvat haittavaikutukset lisääntyvät globaalisti, minkä johdosta tarve uusille toimintamalleille ja ajatustavoille on merkittävä. Yksi mahdollisuus vastata energian kulutuksen kasvuun on lisätä energiatehokkuutta. Energiatehokkuudella voidaan vähentää energian käytöstä aiheutuvia päästöjä kustannustehokkaasti. Tässä työssä tarkastellaan energiatehokkuutta ja sen lisäämistä alueellisella tasolla. Työssä käsitellään menetelmiä ja keinoja alueellisen energiatehokkuuden lisäämiseksi esimerkiksi kaupungeissa ja yhteisöissä. Työssä esitetään alueellisen energiatehokkuuden arviointimalli, jolla voidaan määrittää alueellisen energiatehokkuuden toteutumista ja energiaratkaisujen kannattavuutta ympäristön kannalta. Malli sisältää matemaattisesti määritettäviä tunnuslukuja, jotka kuvaavat ympäristövaikutuksia. Mallia sovelletaan Lohjan alue-tarkasteluun, jossa mallin pohjalta esitetään vaihtoehtoja energiatehokkuuden lisäämiseksi. Voidaan todeta, että arviointimalli on käyttökelpoinen ja sillä voidaan havainnol-listaa alueellista energian käyttöä ja sen energiatehokkuutta. On kuitenkin huomattava, että malli huomioi lähinnä vain ympäristövaikutuksia ja sisältää virheläh-teitä johtuen esimerkiksi käytettävissä olevan tiedon määrästä.

Wild onion (Asphodelus tenuifolius) competition in rainfed chickpea-chickpea cropping system

Chickpea yield potential is limited by weed competition in typical chickpea growing areas of Pakistan where zero tillage crop grown on moisture conserved from rains received during the months of September and August. The objective of this work was to evaluate the growth and yield characteristics of chickpea grown in coexistence with increasing densities of wild onion (Asphodelus tenuifolius). The experiment was comprised of six density levels viz. zero, 20, 40, 80, 160 and 320 plants m-2 of A. tenuifolius. A decrease in chickpea primary and secondary branches per plant, pods per plant, seeds per pod, 100-seed weight and seed yield was observed due to more accumulation of dry matter per increasing densities of A. tenuifolius. The increase in A. tenuifolius density accelerated chickpea yield losses and reached the maximum values of 28, 35, 42, 50, 58 and 96% at 20, 40, 80, 160 and 320 A. tenuifolius plants m-2, respectively. The yield loss estimation model showed that chickpea losses with infinite A. tenuifolius density were 60%. Yield reduction could be predicted by 2.52% with increase of one A. tenuifolius plant m-2. It is concluded that A. tenuifolius has a strong influence on chickpea seed yield and showed a linear response at the range of densities studied.

Modal testing and numerical modeling of the dynamic properties of layered sheet-steel structure

Recently, due to the increasing total construction and transportation cost and difficulties associated with handling massive structural components or assemblies, there has been increasing financial pressure to reduce structural weight. Furthermore, advances in material technology coupled with continuing advances in design tools and techniques have encouraged engineers to vary and combine materials, offering new opportunities to reduce the weight of mechanical structures. These new lower mass systems, however, are more susceptible to inherent imbalances, a weakness that can result in higher shock and harmonic resonances which leads to poor structural dynamic performances. The objective of this thesis is the modeling of layered sheet steel elements, to accurately predict dynamic performance. During the development of the layered sheet steel model, the numerical modeling approach, the Finite Element Analysis and the Experimental Modal Analysis are applied in building a modal model of the layered sheet steel elements. Furthermore, in view of getting a better understanding of the dynamic behavior of layered sheet steel, several binding methods have been studied to understand and demonstrate how a binding method affects the dynamic behavior of layered sheet steel elements when compared to single homogeneous steel plate. Based on the developed layered sheet steel model, the dynamic behavior of a lightweight wheel structure to be used as the structure for the stator of an outer rotor Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Generator designed for high-power wind turbines is studied.

Modeling a Network of Heat Exchangers

This research work addresses the problem of building a mathematical model for the given system of heat exchangers and to determine the temperatures, pressures and velocities at the intermediate positions. Such model could be used in nding an optimal design for such a superstructure. To limit the size and computing time a reduced network model was used. The method can be generalized to larger network structures. A mathematical model which includes a system of non-linear equations has been built and solved according to the Newton-Raphson algorithm. The results obtained by the proposed mathematical model were compared with the results obtained by the Paterson approximation and Chen's Approximation. Results of this research work in collaboration with a current ongoing research at the department will optimize the valve positions and hence, minimize the pumping cost and maximize the heat transfer of the system of heat exchangers.

Development of pitanga nectar with different sweeteners by sensory analysis: ideal pulp dilution, ideal sweetness, and sweetness equivalence

The objective of this study was to develop pitanga nectar formulations in which sucrose was replaced with different sweeteners. Consumer tests were conducted with 50 fruit juice consumers, and a just-about-right scale was used to determine the ideal pulp dilution and ideal sweetness with sucrose. Furthermore, the adequate concentrations of six sweeteners were determined to obtain the equivalent sweetness of sucrose using relative to these concentrations the magnitude estimation model with 19 selected assessors. The ideal dilution test resulted in 25% pulp, and the ideal sweetness test, 10% sucrose. Sweetener concentrations to replace sucrose were 0.0160%, 0.0541%, 0.1000%, 0.0999%, 0.0017%, and 0.0360%, respectively, for sucralose, aspartame, stevia 40% rebaudioside A, stevia 95% rebaudioside A, neotame, and a 2:1 cyclamate/saccharin blend. These results can be used to prepare pitanga nectar with different sweeteners and obtain the same sweetness intensity in less caloric products than that of nectar prepared with sucrose.

Tuotannon ja varastonhallinnan kehittäminen kysyntäennusteiden avulla

Diplomityön tavoitteena on tutkia kysyntäennusteiden hyödyntämistä valmistavan teollisuusyrityksen tuotannossa ja varastonhallinnassa. Työn alussa esitellään kysynnän tuntemiseen ja ennustamiseen liittyvään teoriaan, jonka jälkeen tutkitaan teorian tarjoamia mahdollisuuksia linkittää kysyntäennusteet tuotannon ja varastonhallinnan avuksi. Työn empiria osassa kuvataan ensin Peikko Group Oy:n kysyntäennusteiden nykytilanne. Tämän jälkeen vertaillaan kahden eri lähestymistavan soveltuvuutta, joilla kohdeyritys voisi mahdollisesti rakentaa tuotannolle ja varastonhallinnalle tarpeellisia kysyntäennusteita päätöksenteon tueksi. Tuotannon kannalta työn keskeisin tulos on kysyntäennusteiden pohjalta muodostettu kuormaennuste ja varastonhallinnan kannalta tarvittavan ennustetarkkuuden määrittäminen, jotta ennusteita voitaisiin hyödyntää varastonohjausparametrien määrityksessä.