Preconcentration, determination and speciation of iron by solid-phase extraction using dimethyl (E)-2-[(Z)-1-acetyl)-2-hydroxy-1-propenyl]-2-butenedioate

A new sensitive and selective procedure for speciation of trace dissolved Fe(III) and Fe(II), using modified octadecyl silica membrane disks and determination by flame atomic absorption spectrometry was developed. A ML3 complex is formed between the ligand and Fe(III) responsible for extraction of metal ion on the disk. Various factors influencing the separation of iron were investigated and the optimized operation conditions were established. Under optimum conditions, an enrichment factor of 166 was obtained for Fe3+ ions. The calibration graph using the preconcentration system for Fe3+ was linear between 40.0 and 1000.0 μg L-1.

Simultaneous preconcentration of Cu(II), Cd(II) and Mn(II) on silica-polyethylene glycol and determination by flame atomic absorption spectrometry

A simultaneous solid phase extraction procedure for enrichment of Cu(II), Cd(II) and Mn(II) has been developed. The method is based on adsorption of Cu(II), Cd(II) and Mn(II) ions on polyethylene glycol-silica gel pre-conditioned with acetate buffer (pH 5.5). The adsorbed metal ions are eluted with nitric acid (1 mol L -1) and determined by flame atomic absorption spectrometry. The calibration graph was linear in the range of 2-140 ng mL-1 for Cu(II), 1-40 ng mL-1 for Cd(II) and 4-100 ng mL-1 for Mn(II). The limits of detection were 0.66, 0.33 and 1.20 ng mL-1 for Cu(II), Cd(II) and Mn(II), respectively.

RAPID AND SENSITIVE DETERMINATION OF PALLADIUM USING HOMOGENEOUS LIQUID-LIQUID MICROEXTRACTION VIA FLOTATION ASSISTANCE FOLLOWED BY GRAPHITE FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY

A method for the determination of trace amounts of palladium was developed using homogeneous liquid-liquid microextraction via flotation assistance (HLLME-FA) followed by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS). Ammonium pyrrolidine dithiocarbamate (APDC) was used as a complexing agent. This was applied to determine palladium in three types of water samples. In this study, a special extraction cell was designed to facilitate collection of the low-density solvent extraction. No centrifugation was required in this procedure. The water sample solution was added to the extraction cell which contained an appropriate mixture of extraction and homogeneous solvents. By using air flotation, the organic solvent was collected at the conical part of the designed cell. Parameters affecting extraction efficiency were investigated and optimized. Under the optimum conditions, the calibration graph was linear in the range of 1.0-200 µg L-1 with a limit of detection of 0.3 µg L-1. The performance of the method was evaluated for the extraction and determination of palladium in water samples and satisfactory results were obtained. In order to verify the accuracy of the approach, the standard addition method was applied for the determination of palladium in spiked synthetic samples and satisfactory results were obtained.

DETERMINAÇÃO ESPECTROFOTOMÉTRICA DE METILDOPA EM ENSAIO DE DISSOLUÇÃO DE COMPRIMIDOS UTILIZANDO EXTRATO DE RABANETE COMO FONTE DE PEROXIDASE

An enzymatic spectrophotometric method for the determination of methyldopa in a dissolution test of tablets was developed using peroxidase from radish (Raphanus sativus). The enzyme was extracted from radish roots using a phosphate buffer of pH 6.5 and partially purified through centrifugation. The supernatant was used as a source of peroxidase. The methyldopachrome resulting from the oxidation of methyldopa catalyzed by peroxidase was monitored at 480 nm. The enzymatic activity was stable for a period of at least 25 days when the extract was stored at 4 or -20 ºC. The method was validated according to RDC 899 and ICH guidelines. The calibration graph was linear in the range 200-800 µg mL-1, with a correlation coefficient of 0.9992. The limits of detection and quantification in the dissolution medium were 36 and 120 µg mL-1, respectively. Recovery was greater than 98.9%. This method can be applied for the determination of methyldopa in dissolution tests of tablets without interference from the excipients.

A NOVEL METHOD FOR THE DETERMINATION OF TRACE THORIUM BY DISPERSIVE LIQUID-LIQUID MICROEXTRACTION BASED ON SOLIDIFICATION OF FLOATING ORGANIC DROP

In this study, dispersive liquid-liquid microextraction based on the solidification of floating organic droplets was used for the preconcentration and determination of thorium in the water samples. In this method, acetone and 1-undecanol were used as disperser and extraction solvents, respectively, and the ligand 1-(2-thenoyl)-3,3,3-trifluoracetone reagent (TTA) and Aliquat 336 was used as a chelating agent and an ion-paring reagent, for the extraction of thorium, respectively. Inductively coupled plasma-optical emission spectrometry was applied for the quantitation of the analyte after preconcentration. The effect of various factors, such as the extraction and disperser solvent, sample pH, concentration of TTA and concentration of aliquat336 were investigated. Under the optimum conditions, the calibration graph was linear within the thorium content range of 1.0-250 µg L-1 with a detection limit of 0.2 µg L-1. The method was also successfully applied for the determination of thorium in the different water samples.

Influence of the medium (strongly acid or basic) over the electrochemical properties of the nitrate selective electrode

A nitrate selective electrode was prepared for use in an aggresive medium (high acidic or basic concentration). It is demonstrated that the depending E graph with respect to pNO3- has not a Nernstian response in concentration acidic range upper 0.1 mol/L H2SO4. The observed behaviour is supposed to be due to the formation of a dimeric anion HN2O6-.

Suljetun jäähdytysvesiverkon mallinnus

Työssä selvitettiin Neste Oil Porvoon jalostamon tuotantolinja 2 jäähdytysvesiverkon tilaa. Jäähdytysvesiverkon hydraulinen malli päivitettiin ja verifioitiin painemittauksin. Mallia tarkennettiin säätöventtiilien mallinnuksen sekä virhelähteiden tarkastelun perusteella havaituin muutoksin. Mallin verifioinnissa havaittiin huomattavia eroja mallin ja mitattujen paineiden välillä. Tämä johti mallin tarkempaan tarkasteluun, sekä virhelähteiden ja niiden vaikutusten selvittämiseen. Putkivarusteiden mallinnusmenetelmiä, sekä mallinnusperiaatteita vertailtiin keskenään. Koska jäähdytysveden kokonaiskierto oli riittämätön, tarkasteltiin kolmea vaihtoehtoa riittävän kiertovesimäärän aikaansaamiseksi. Nykyisten kiertovesipumppujen rinnanoperointi, sekä riittävän suureksi skaalatun pumpun käyttö simuloitiin. Kolmantena tapauksena arvioitiin lämmönvaihdinkohtaisen kuristussuunnitelman vaikutus putkiston painehäviöön, sekä putkistolle sopiva kiertovesipumppu. Vaihtoehdoille laskettiin suuntaa-antavat investointi- ja käyttökustannukset. Tarkastelun perusteella riittävän suureksi skaalattu pumppu todettiin kannattavimmaksi pienen hintaeron, sekä luotettavamman jäähdytysvesikierron käyttövarmuuden vuoksi. Työssä onnistuttiin tuottamaan yleispätevää tietoa suljetun jäähdytysvesiverkon hydrauliseen mallinnukseen vaikuttavista tekijöistä, sekä niiden vaikutuksesta mallin tarkkuuteen. Selvityksen perusteella tarkasteltua mallia saatiin tarkemmaksi.

Partisaanisodasta alueelliseen puolustusjärjestelmään : jugoslavialaisen sotataidollisen ajattelun kehittyminen toisen maailmansodan jälkeen

Väitöskirjan tavoitteena on ollut rakentaa kokonaiskuva aiheesta Jugoslavialaisen sotataidollisen ajattelun kehittyminen toisen maailmansodan jälkeen. Tutkimuksessa ei ole rajoituttu ainoastaan kuvailemaan sotataidollisen ajattelun kehittyminen, vaan on pyritty selvittämään kehittymiseen vaikuttaneet tekijät ja vastaamaan kysymykseen, miksi näin on tapahtunut? Aiemmat länsimaiset tutkimukset ovat tarkastelleet jugoslavialaista sotataitoa tai maanpuolustusta vain jostain tietystä rajallisesta näkökulmasta, kuten esimerkiksi Jugoslavian kansanarmeijaa, asevoimien vaikutusta maan poliittiseen elämään tai sotilaallista doktriinia koskien. Sotataidon kehittymiseen vaikuttavat tekijät huomioivaa kokonaisesitystä ole tehty. Myös jugoslavialainen sotataidollinen ajattelu on jäänyt pääosin pimentoon. Jugoslavialainen maan sotataitoon kohdistunut tutkimus on ollut laajaa ja monipuolista, mutta sen käytettävyyteen osittain vaikuttaa marxilais-leniniläinen materialistis-dialektinen, historialliseen materialismiin perustuva tutkimusmenetelmä. Väitöskirjan päätutkimusaineiston ovat muodostaneet alkuperäislähteet, ensisijaisesti jugoslavialaiset ohjesäännöt, käsikirjat, oppaat ja oppikirjat. Muu lähteistö on koostunut lähinnä arkistoasiakirjoista ja muusta kirjallisuudesta. Tutkimusmenetelmä on ollut historiatieteellinen käsittäen muun muassa ulkoisen ja sisäisen lähdekritiikin harjoittamisen, tietojen varmistamisen mahdollisimman useasta toisistaan riippumattomasta lähteestä sekä pyrkimyksen rekonstruoida ristiriidaton kokonaiskuva tutkimuskohteesta. Eri lähteistä ja lähderyhmistä saatuja tietoja on vertailtu, analysoitu sekä yhdistetty kriittisesti. Lähteiden käytettävyyden, lähdearvon ja luotettavuuden arviointi ovat olleet merkittävässä roolissa, näistä kaikista tärkeimpänä luotettavuuden arviointi. Sisäisen ja ulkoisen lähdekritiikin keinoin on pyritty luomaan oma ristiriidaton tulkinta kokonaisuudesta, jugoslavialaisen sotataidollisen ajattelun kehittymisestä toisen maailmansodan jälkeen. Tutkimuksessa on pitäydytty niin pitkälle kuin mahdollista jugoslavialaisen sotataidon alkuperäisessä terminologiassa. Jugoslavialaisia termejä ei ole muokattu vastaamaan paremmin esimerkiksi tällä hetkellä länsimaisessa sotataidossa käytettyjä käsitteitä. Väitöskirjan rakenne on temaattinen. Läpi koko tutkittavan ajanjakson jugoslavialaisen sotataidollisen ajattelun kehittymisessä on tunnistettavissa samat määräävät tekijät: historialliset taustatekijät, sotilaallinen uhka, sotilaallinen doktriini, lakiperusteet, kommunistiliiton ohjaus ja asevoimien sekä yhteiskunnan valmiuden kehittyminen. Jugoslaviassa puhuttiin aseelliseen kamppailuun vaikuttavista sodankäynnin faktoreista, joita olivat yhteiskunnalliset tekijät, materiaalis-tekniset tekijät ja sotilaalliset tekijät. Kaikista tärkeimpänä tekijänä pidettiin kuitenkin ihmistä itseään, vaikka ihmisen merkitys välillä tuntuikin hukkuvan ”moraalis-poliittiset tekijät”-sanahirviön alle. Tutkimuskysymyksiin on vastattu sotataitoon vaikuttaneiden edellä mainittujen tekijöiden kautta. Kuhunkin muutostekijään liittyvä kehitys on kuvattu kronologisena esityksenä. Kansan vapautussodassa vuosina 1941–1945 perustettujen partisaaniyksiköiden muodostamisessa sekä niiden toimintamenetelmissä on havaittavissa runsaasti yhtymäkohtia 1700- ja 1800-luvun hajdukkijoukkojen sekä 1800-luvun lopun ja 1900-luvun alun četnikkijoukkojen vastaaviin periaatteisiin. Samankaltaisuuksia ilmenee 1950-luvulta alkaen alueellisen puolustuksen joukkojen ja partisaaniyksiköiden toimintamenetelmien yhteydessä väliaikaisesti menetetyllä alueella toimittaessa. Kansan tukeen, karismaattisiin johtajiin ja yllätyselementtiin perustuva sissitoiminta on perinteistä eteläslaavilaista sotataitoa. Sodanjälkeinen jugoslavialainen sotataito oli jatkumoa eteläslaavien vuosisatoja vanhalle sotataidolliselle perinteelle, vaikka sitä ei julkisesti Jugoslaviassa muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta myönnettykään. Jugoslavian sotilaallinen doktriini oli luotu kaikista suunnista kohdistuvia hyökkäyksiä vastaan, mutta sotilaallisen uhkan painotukset vaihtelivat usein, jopa vain muutaman vuoden välein. Tämä ei johtunut päättämättömyydestä eikä pelkästään koetun uhkan suunnan vaihtumisesta. Painottamalla sisäisen ja ulkoisen uhkan jatkuvuutta sekä uhkan suunnan vaihtelua pyrittiin pitämään maanpuolustuspiirit valppaina ja kansalaiset aktiivisina. Tällä tavalla myös perusteltiin maanpuolustuksen korkeita kustannuksia ja ennen kaikkea pyrittiin lisäämään maan sisäistä veljeyttä ja yhtenäisyyttä. On ilmeistä, että sekä lännestä että idästä kohdistui Jugoslavian suuntaan suurta poliittista ja sotilaallista intressiä kylmän sodan vuosina 1945–1990, mutta suoran sotilaallisen uhkan aukoton todistaminen olisi kuitenkin hankalaa. Oleellista onkin jugoslavialaisten oma käsitys maataan vastaan kohdistuneesta sotilaallisesta uhkasta. Sisäisen uhkan vaikutus alkoi kasvaa 1970-luvun alkupuolelta lähtien ja se johti lopulta 1980-luvulla alueellisen puolustuksen joukkojen esikuntien lakkauttamiseen ja taisteluvälineiden hajavarastointijärjestelmän purkamiseen. Yhteiskunnallisista tekijöistä merkittävimpinä sotataitoon ja sotataidolliseen ajatteluun vaikuttaneina osina olivat lait ja Jugoslavian kommunistiliitto. Perustuslakiin ja lakiin kansallisesta puolustuksesta sekä kommunistiliiton päätöslauselmiin sisällytetyt vaatimukset sotataidon kehittymiselle kuitenkin vain toistivat sotilaallisessa doktriinissa määritettyjä suuntaviivoja sekä määräyksiä. Maanpuolustukseen liittyneiden määräysten ja ohjeiden hyväksymiselle laillisen järjestyksen mukaisesti annettiin kuitenkin erittäin suuri arvo. Niiden toimeenpanon leviäminen maanlaajuisesti varmistettiin puolueen päätöksillä velvoittamalla muun muassa kommunistiliiton paikallisorganisaatiot, puoluesolut asevoimien sisällä sekä kaikki liittovaltion hallintotasot tekemään kaikkensa yleisen kansanpuolustuksen ja sitä ilmentävän sotataidon toteutumisen eteen. Materiaalis-teknisen tekijän kokonaisuus sisälsi aseet ja varusteet sekä niihin liittyviä muita seikkoja, kuten yhteiskunnan teollisuuden kehittymisen asteen sekä kyvyn suojautua vihollisen taisteluvälineitä vastaan ja luoda vihollisen aseita vastaan tehokkaampi vasta-ase. Siihen luettiin myös yksilöiden, taktisten ja yhdistettyjen taktisten yksiköiden sekä koko kansan koulutus aseiden ja varusteiden tarkoituksenmukaiseen käyttöön. Vaikka jugoslavialainen aseteollisuus kehittyi tutkimusperiodin aikana voimakkaasti, joutui maa taloudellisten resurssiensa rajallisuuden ja mahdollisen vihollishyökkäyksen ylivoimaisuuden havaittuaan toteamaan, että maanpuolustuksen ongelmia ei voida ratkaista materiaalin ja tekniikan määrällä tai laadulla. Ratkaisun oli löydyttävä sotilaallisista tekijöistä ja varsinkin sotataidosta. Sotilaalliset tekijät ja prosessit olivat jugoslavialaisen sotataidon ja sotataidollisen ajattelun kehittymisen kannalta tärkein muutostekijä. Sotilaallisten tekijöiden ytimen muodosti sotataito, joka Jugoslaviassa koostui teoriasta ja käytännöstä. Tämä jako koski sotataidon kolmea tasoa: strategiaa, operatiikkaa ja taktiikkaa. Sotataitoon kuuluvina osina pidettiin muun muassa taisteluvalmiutta, liikekannallepanovalmiutta, yhteiskunnallis-poliittisten yhteisöjen aseetonta vastarintaa, aseellisen kamppailun operatiivista ja taktista tasoa, materiaalista ja teknistä varustamista, sotatalouden valmistelujen organisointia sekä yhteiskunnallisia palveluja poikkeusoloissa. Osa näistä kuului edellä mainittuihin yhteiskunnallisiin tai materiaalis-teknisiin tekijöihin. Jugoslavialainen sotataito onkin nähtävä matriisinomaisena kokonaisuutena, jossa sotataidon kolmeen toiminnalliseen tasoon, strategiaan, operatiikkaan ja taktiikkaan vaikuttivat historialliset taustatekijät, sotilaallinen uhka, yhteiskunnalliset tekijät ja materiaalis-tekniset tekijät. Jugoslavialaisen sotataidon kokonaisuuteen kuului myös se, että mainitut muutostekijät vaikuttivat vielä toisiinsa. Lopputuloksena näin kokonaisvaltaisesta näkemyksestä sotataitoon ja sotataidolliseen ajatteluun Jugoslavia kykeni luomaan poikkeuksellisen tehokkaana pidetyn puolustusratkaisun, jossa koko yhteiskunnan kaikki resurssit pystyttiin suuntaamaan hyökkäyksen torjumiseen ja maahan tunkeutuneiden pois ajamiseen. Aiempi tutkimus on nähnyt jugoslavialaisen sotataidon kehittymisen keskeisimpänä vaikuttimena ja murroskohtana Varsovan liiton joukkojen toimeenpaneman Tšekkoslovakian miehityksen ja siitä seuranneen koetun uhkan merkittävän voimistumisen. Yleisen kansanpuolustuksen doktriiniin liittyvä taustatutkimus, teorianmuodostus ja doktriinin käyttöönotto tapahtuivat kuitenkin jo 1950-luvulla. Tšekkoslovakian miehitys toimi vain muutoksen toimeenpanoa vauhdittavana tekijänä. Jugoslavialaiset korostivat, että jugoslavialaisessa yhteiskunnassa keskeisessä asemassa ollut yhteisjohtoisuuden periaate ulottui myös maanpuolustukseen ja sotataitoon. Tutkimusaineistoon perehtyminen kuitenkin osoitti, että yleisen kansanpuolustuksen kokonaisuutta kuvaavat oppikirjat, laeissa asetetut määräykset ja Jugoslavian kommunistiliiton julkaisemat vaatimukset eivät olleet jalkautuneet sotataidon teoriaan tai käytäntöön operatiivisella tai taktisella tasolla. Strategisella tasolla yhteisjohtoisuus esiintyi näkyvämmin vain sotilaallisen konseptin ja strategian yhteydessä. Sotilaallisen doktriinin osalta yhteisjohtoisuus ilmeni lähinnä kahdessa asiassa. Alueellisen puolustuksen yksiköiden varustamisvelvoite oli asetettu siviilihallinnon eri tasojen vastuulle. Alueellisen puolustuksen esikunnat ja komentajat olivat vastuussa yleisen kansanpuolustuksen ja yhteiskunnallisen itsesuojelun komiteoille. Siviilihallinnon organisaatioiden kyky varustaa alueellisen puolustuksen yksiköt osoittautui kuitenkin heikoksi. Alueellisen puolustuksen esikunnatkin toimivat upseereiden johtamina sotilaallisina johtoportaina, ja yleisen kansanpuolustuksen ja yhteiskunnallisen itsesuojelun komiteoiden toiminta komentajien ja esikuntien suuntaan rajoittui vain nimelliseen ohjaukseen. Yhteisjohtoisuus osoittautuikin tutkimuksen kuluessa piirteeksi, joka julkisesta retoriikasta huolimatta ei toteutunut jugoslavialaisessa sotataidon praktiikassa. Jugoslavialaisen sotataidollisen ajattelun kehittymisen kaari käynnistyi partisaanisodasta ja päätyi alueelliseen puolustusjärjestelmään. Kansakunta ja sen useat eri kansallisuudet onnistuivat luomaan tieteelliseen ja tutkittuun tietoon perustuvan välineen, sotataidon teorian ja käytännön, joka suojeli maata yli puolen vuosisadan ajan. Yleinen kansanpuolustus sekä jugoslavialainen sotataito ovat toisiensa synonyymejä, seurauksia ja synnyttäjiä. Puolustusratkaisu lähti omista kansallisista lähtökohdista, siihen sulautettiin valikoiden ja jalostettuna hyviksi sekä menestyksekkäiksi koettuja ulkomaisia elementtejä sekä vaikutteita. Sitä perusteltiin monipuolisilla poliittisilla, ideologisilla, teoreettisilla, historiallisilla sekä nykyaikaisilla sotataidollisilla argumenteilla, mutta kaikesta tästä huolimatta sen ydin oli omintakeinen jugoslavialainen sotataidollinen ajattelu.

Heat flux measurement inside internal combustion engine with gradient heat flux sensor.

This master’s thesis is devoted to study different heat flux measurement techniques such as differential temperature sensors, semi-infinite surface temperature methods, calorimetric sensors and gradient heat flux sensors. The possibility to use Gradient Heat Flux Sensors (GHFS) to measure heat flux in the combustion chamber of compression ignited reciprocating internal combustion engines was considered in more detail. A. Mityakov conducted an experiment, where Gradient Heat Flux Sensor was placed in four stroke diesel engine Indenor XL4D to measure heat flux in the combustion chamber. The results which were obtained from the experiment were compared with model’s numerical output. This model (a one – dimensional single zone model) was implemented with help of MathCAD and the result of this implementation is graph of heat flux in combustion chamber in relation to the crank angle. The values of heat flux throughout the cycle obtained with aid of heat flux sensor and theoretically were sufficiently similar, but not identical. Such deviation is rather common for this type of experiment.

”Suomessa mä olen Suomen bosnialainen ja Bosniassa mä olen Bosnian suomalainen”. Bosnialaistaustaisten nuorten aikuisten monimuotoinen etninen ja paikallinen identiteetti uudessa asuinympäristössä

Tutkimukseni aiheena on Suomessa asuvien bosnialaistaustaisten nuorten aikuisten nykyidentiteetti sekä kulttuurisen monimuotoisuuden ja etnisen murroksen näkyminen arjessa. Kotoutumistutkimuksen sijaan olen kiinnostunut ennen kaikkea identiteetin kokemisesta ja muovautumisesta silloin, kun etnisyys on määrittävä tekijä sekä lähtö- että tulomaassa. Tutkimuskysymyksenäni on, kuinka kansallisuus, etnisyys ja kulttuurinen monimuotoisuus näkyvät sekä muovaavat arkea ja identiteettiä pakolaistaustaisten nuorten aikuisten uudessa elinympäristössä, kun lähtösyyt kotimaasta ovat olleet pitkälti etnisyyteen pohjautuvia. Kuinka etninen identiteetti muotoutuu ja mikä on kahden kulttuurin merkitys etnisyyden määrittelyssä? Mikä on kahden eri kotimaan ja kahden eri kulttuurin rooli arjessa ja identiteettipuhunnassa? Tärkeimpänä tutkimusaineistona ovat bosnialaistaustaisten nuorten aikuisten parissa tekemäni teemahaastattelut. Haastateltavani ovat vuosina 1992–1995 käydyn Bosnian sodan vuoksi pakolaisina Suomeen muuttaneita tai heidän jälkeläisiään. Tein kymmenen teemahaastattelua haastatellen viittä naista ja viittä miestä, jotka kaikki asuvat Varsinais-Suomen alueella. Lisäksi vierailin Bosniassa ymmärtääkseni paremmin sekä haastattelemieni nuorten aikuisten taustaa ja lähtökohtia että heidän ylirajaista arkeaan. Olen lähestynyt identiteetin kokemista kulttuurin, etnisyyden, uskonnon, paikan ja paikallisuuden sekä kodin ja kotimaan käsitteiden kautta. Näistä kaikilla on oma merkityksensä identiteetin muovautumisessa, ja identiteetin kokemiseen vaikuttavat sekä entinen että nykyinen kotimaa. Bosnialaisuus vaikuttaa vahvana taustalla identiteetin kokemisessa, mutta myös suomalainen kulttuuri ja arki muovaavat etnistä ja paikallista identiteettiä. Samalla on kuitenkin huomattava, että identiteettiä ei voi nähdä tiukkarajaisena eikä sitä voi asettaa selviin rajoihin. Identiteetti on jatkuvassa prosessissa ja sidoksissa myös muihin arjen tekijöihin kuin etnisyyteen, paikallisuuteen ja yhteisön kulttuuriin. Lopulta kyse on aina ihmisyksilöistä ja heidän persoonallisesta identiteetin kokemuksestaan.

Biomedical Event Extraction with Machine Learning

Biomedical natural language processing (BioNLP) is a subfield of natural language processing, an area of computational linguistics concerned with developing programs that work with natural language: written texts and speech. Biomedical relation extraction concerns the detection of semantic relations such as protein-protein interactions (PPI) from scientific texts. The aim is to enhance information retrieval by detecting relations between concepts, not just individual concepts as with a keyword search. In recent years, events have been proposed as a more detailed alternative for simple pairwise PPI relations. Events provide a systematic, structural representation for annotating the content of natural language texts. Events are characterized by annotated trigger words, directed and typed arguments and the ability to nest other events. For example, the sentence “Protein A causes protein B to bind protein C” can be annotated with the nested event structure CAUSE(A, BIND(B, C)). Converted to such formal representations, the information of natural language texts can be used by computational applications. Biomedical event annotations were introduced by the BioInfer and GENIA corpora, and event extraction was popularized by the BioNLP'09 Shared Task on Event Extraction. In this thesis we present a method for automated event extraction, implemented as the Turku Event Extraction System (TEES). A unified graph format is defined for representing event annotations and the problem of extracting complex event structures is decomposed into a number of independent classification tasks. These classification tasks are solved using SVM and RLS classifiers, utilizing rich feature representations built from full dependency parsing. Building on earlier work on pairwise relation extraction and using a generalized graph representation, the resulting TEES system is capable of detecting binary relations as well as complex event structures. We show that this event extraction system has good performance, reaching the first place in the BioNLP'09 Shared Task on Event Extraction. Subsequently, TEES has achieved several first ranks in the BioNLP'11 and BioNLP'13 Shared Tasks, as well as shown competitive performance in the binary relation Drug-Drug Interaction Extraction 2011 and 2013 shared tasks. The Turku Event Extraction System is published as a freely available open-source project, documenting the research in detail as well as making the method available for practical applications. In particular, in this thesis we describe the application of the event extraction method to PubMed-scale text mining, showing how the developed approach not only shows good performance, but is generalizable and applicable to large-scale real-world text mining projects. Finally, we discuss related literature, summarize the contributions of the work and present some thoughts on future directions for biomedical event extraction. This thesis includes and builds on six original research publications. The first of these introduces the analysis of dependency parses that leads to development of TEES. The entries in the three BioNLP Shared Tasks, as well as in the DDIExtraction 2011 task are covered in four publications, and the sixth one demonstrates the application of the system to PubMed-scale text mining.

Scheduling dynamic dataflow graphs with model checking

With the shift towards many-core computer architectures, dataflow programming has been proposed as one potential solution for producing software that scales to a varying number of processor cores. Programming for parallel architectures is considered difficult as the current popular programming languages are inherently sequential and introducing parallelism is typically up to the programmer. Dataflow, however, is inherently parallel, describing an application as a directed graph, where nodes represent calculations and edges represent a data dependency in form of a queue. These queues are the only allowed communication between the nodes, making the dependencies between the nodes explicit and thereby also the parallelism. Once a node have the su cient inputs available, the node can, independently of any other node, perform calculations, consume inputs, and produce outputs. Data ow models have existed for several decades and have become popular for describing signal processing applications as the graph representation is a very natural representation within this eld. Digital lters are typically described with boxes and arrows also in textbooks. Data ow is also becoming more interesting in other domains, and in principle, any application working on an information stream ts the dataflow paradigm. Such applications are, among others, network protocols, cryptography, and multimedia applications. As an example, the MPEG group standardized a dataflow language called RVC-CAL to be use within reconfigurable video coding. Describing a video coder as a data ow network instead of with conventional programming languages, makes the coder more readable as it describes how the video dataflows through the different coding tools. While dataflow provides an intuitive representation for many applications, it also introduces some new problems that need to be solved in order for data ow to be more widely used. The explicit parallelism of a dataflow program is descriptive and enables an improved utilization of available processing units, however, the independent nodes also implies that some kind of scheduling is required. The need for efficient scheduling becomes even more evident when the number of nodes is larger than the number of processing units and several nodes are running concurrently on one processor core. There exist several data ow models of computation, with different trade-offs between expressiveness and analyzability. These vary from rather restricted but statically schedulable, with minimal scheduling overhead, to dynamic where each ring requires a ring rule to evaluated. The model used in this work, namely RVC-CAL, is a very expressive language, and in the general case it requires dynamic scheduling, however, the strong encapsulation of dataflow nodes enables analysis and the scheduling overhead can be reduced by using quasi-static, or piecewise static, scheduling techniques. The scheduling problem is concerned with nding the few scheduling decisions that must be run-time, while most decisions are pre-calculated. The result is then an, as small as possible, set of static schedules that are dynamically scheduled. To identify these dynamic decisions and to find the concrete schedules, this thesis shows how quasi-static scheduling can be represented as a model checking problem. This involves identifying the relevant information to generate a minimal but complete model to be used for model checking. The model must describe everything that may affect scheduling of the application while omitting everything else in order to avoid state space explosion. This kind of simplification is necessary to make the state space analysis feasible. For the model checker to nd the actual schedules, a set of scheduling strategies are de ned which are able to produce quasi-static schedulers for a wide range of applications. The results of this work show that actor composition with quasi-static scheduling can be used to transform data ow programs to t many different computer architecture with different type and number of cores. This in turn, enables dataflow to provide a more platform independent representation as one application can be fitted to a specific processor architecture without changing the actual program representation. Instead, the program representation is in the context of design space exploration optimized by the development tools to fit the target platform. This work focuses on representing the dataflow scheduling problem as a model checking problem and is implemented as part of a compiler infrastructure. The thesis also presents experimental results as evidence of the usefulness of the approach.

Algorithmic Techniques in Gene Expression Processing. From Imputation to Visualization

The amount of biological data has grown exponentially in recent decades. Modern biotechnologies, such as microarrays and next-generation sequencing, are capable to produce massive amounts of biomedical data in a single experiment. As the amount of the data is rapidly growing there is an urgent need for reliable computational methods for analyzing and visualizing it. This thesis addresses this need by studying how to efficiently and reliably analyze and visualize high-dimensional data, especially that obtained from gene expression microarray experiments. First, we will study the ways to improve the quality of microarray data by replacing (imputing) the missing data entries with the estimated values for these entries. Missing value imputation is a method which is commonly used to make the original incomplete data complete, thus making it easier to be analyzed with statistical and computational methods. Our novel approach was to use curated external biological information as a guide for the missing value imputation. Secondly, we studied the effect of missing value imputation on the downstream data analysis methods like clustering. We compared multiple recent imputation algorithms against 8 publicly available microarray data sets. It was observed that the missing value imputation indeed is a rational way to improve the quality of biological data. The research revealed differences between the clustering results obtained with different imputation methods. On most data sets, the simple and fast k-NN imputation was good enough, but there were also needs for more advanced imputation methods, such as Bayesian Principal Component Algorithm (BPCA). Finally, we studied the visualization of biological network data. Biological interaction networks are examples of the outcome of multiple biological experiments such as using the gene microarray techniques. Such networks are typically very large and highly connected, thus there is a need for fast algorithms for producing visually pleasant layouts. A computationally efficient way to produce layouts of large biological interaction networks was developed. The algorithm uses multilevel optimization within the regular force directed graph layout algorithm.

Efficient Optimization Algorithms for Nonlinear Data Analysis

Identification of low-dimensional structures and main sources of variation from multivariate data are fundamental tasks in data analysis. Many methods aimed at these tasks involve solution of an optimization problem. Thus, the objective of this thesis is to develop computationally efficient and theoretically justified methods for solving such problems. Most of the thesis is based on a statistical model, where ridges of the density estimated from the data are considered as relevant features. Finding ridges, that are generalized maxima, necessitates development of advanced optimization methods. An efficient and convergent trust region Newton method for projecting a point onto a ridge of the underlying density is developed for this purpose. The method is utilized in a differential equation-based approach for tracing ridges and computing projection coordinates along them. The density estimation is done nonparametrically by using Gaussian kernels. This allows application of ridge-based methods with only mild assumptions on the underlying structure of the data. The statistical model and the ridge finding methods are adapted to two different applications. The first one is extraction of curvilinear structures from noisy data mixed with background clutter. The second one is a novel nonlinear generalization of principal component analysis (PCA) and its extension to time series data. The methods have a wide range of potential applications, where most of the earlier approaches are inadequate. Examples include identification of faults from seismic data and identification of filaments from cosmological data. Applicability of the nonlinear PCA to climate analysis and reconstruction of periodic patterns from noisy time series data are also demonstrated. Other contributions of the thesis include development of an efficient semidefinite optimization method for embedding graphs into the Euclidean space. The method produces structure-preserving embeddings that maximize interpoint distances. It is primarily developed for dimensionality reduction, but has also potential applications in graph theory and various areas of physics, chemistry and engineering. Asymptotic behaviour of ridges and maxima of Gaussian kernel densities is also investigated when the kernel bandwidth approaches infinity. The results are applied to the nonlinear PCA and to finding significant maxima of such densities, which is a typical problem in visual object tracking.

Decision support system for the diagnosis of schizophrenia disorders

Clinical decision support systems are useful tools for assisting physicians to diagnose complex illnesses. Schizophrenia is a complex, heterogeneous and incapacitating mental disorder that should be detected as early as possible to avoid a most serious outcome. These artificial intelligence systems might be useful in the early detection of schizophrenia disorder. The objective of the present study was to describe the development of such a clinical decision support system for the diagnosis of schizophrenia spectrum disorders (SADDESQ). The development of this system is described in four stages: knowledge acquisition, knowledge organization, the development of a computer-assisted model, and the evaluation of the system's performance. The knowledge was extracted from an expert through open interviews. These interviews aimed to explore the expert's diagnostic decision-making process for the diagnosis of schizophrenia. A graph methodology was employed to identify the elements involved in the reasoning process. Knowledge was first organized and modeled by means of algorithms and then transferred to a computational model created by the covering approach. The performance assessment involved the comparison of the diagnoses of 38 clinical vignettes between an expert and the SADDESQ. The results showed a relatively low rate of misclassification (18-34%) and a good performance by SADDESQ in the diagnosis of schizophrenia, with an accuracy of 66-82%. The accuracy was higher when schizophreniform disorder was considered as the presence of schizophrenia disorder. Although these results are preliminary, the SADDESQ has exhibited a satisfactory performance, which needs to be further evaluated within a clinical setting.