Efficient similarity-based operations for data integration

Similarity-based operations, similarity join, similarity grouping, data integration

Development of effect-based bio-chemiluminescent cell bioassays for nutraceutical and biomedical applications

The final goal of the bioassay developed during the first two years of my Ph.D. was its application for the screening of antioxidant activity of nutraceuticals and for monitoring the intracellular H2O2 production in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from hypercholesterolemic subjects before and after two months treatment with Evolocumab, a new generation LDL-cholesterol lowering drug. Moreover, a recombinant bioluminescent protein was developed during the last year using the Baculovirus expression system in insect cells. In particular, the protein combines the extracellular domain (ECD) of the Notch high affinity mutated form of one of the selective Notch ligands defined as Jagged 1 (Jag1) with a red emitting firefly luciferase since a pivotal role of “aberrant” Notch signaling activation in colorectal cancer (CRC) was reported. The probe was validated and characterized in terms of analytical performance and through imaging experiments, in order to understand if Jagged1-FLuc binding correlates with a Notch signaling overexpression and activation in CRC progression.

Vaikutusperusteiset konseptit : EBO-, EBAO-, SOD- ja CA-käsiteanalyysi

Tutkimuksessa tarkastellaan vaikutusperusteisuuteen pohjautuvia uusia sotataitoa soveltavia konsepteja kuvaavia käsitteitä ja niiden sisältöä. Tutkimuksessa tuodaan myös esiin sellaisia syitä ja tekijöitä, jotka ovat johtaneet tai mahdollistaneet uusien konseptien synnyn ja kehittämisen. Asioita tarkastellaan nimenomaan vaikutusperusteisuuden näkökulmasta. Tarkastelun kohteena olevat käsitteet ovat EBO (Effect Based Operations), EBAO (Effect Based Approach to Operations), SOD (Systemic Operational Design) ja kokonaisvaltainen lähestymistapa, CA (Comprehensive Approach). Työn keskeisinä johtopäätöksinä esitetään seuraavat tutkimustulokset: Asevoimiin kohdistuneet rakenteelliset muutokset ovat johtaneet länsimaisissa asevoimissa joukkojen supistamiseen sekä uuden tyyppisen teknologisen toimintakyvyn ja toimintatapamallien luomiseen. Verkostokeskeinen sodankäynti ja erityisesti sen mahdollistama yhteinen tilannekuva toimivat vaikutusperusteisten konseptien mahdollistajana ja niiden ydinprosessien tukena erityisesti, kun asiaa tarkastellaan teknologiselta kannalta. Verkostosodankäynti, kuten nykypäivän talo-uselämäkin, nojaa nopeaan päätöksentekoon, kustannusten minimointiin ja teknologian luomiin mahdollisuuksiin verkottuneessa maailmassa. Taloudellisuusajattelu, tuhovaikutusten minimoinnit, omien tappioiden välttäminen ja niin edelleen, toistuvat eri yhteyksissä uusilla termeillä. Yhteinen nimittäjä on kustannustehokkuus. Mikään ei ole kuitenkaan perustavasti muuttunut. Kaikki se, mitä sodankäynti on ja on ollut, tulee säilymään.

Shock ja awe peliteoreettisesti tarkasteltuna

Peliteoria on usealla tieteenalalla sovellettu matemaattinen työväline, jota on käytetty myös sotatieteissä. Tutkimuksessa esitetään peliteoriaa yksinkertaisten esimerkkien avulla. Effects-based operations on varsin uusi sotataidollinen doktriini, joka verkostokeskeisen sodankäynnin ohella on suurvalta-armeijoiden kehityksen trendi. Doktriini ja siihen oleellisesti liittyvä toisessa Persianlahden sodassa popularisoitu Shock and awe (shokkilamaannutus) määritellään tutkimustyössä ja niiden vaikutusta nykyajan sotakentällä pohditaan. Työn lopussa shokkilamaannutusta tarkastellaan peliteorian avulla. Erityisesti tarkastellaan irrationaalista toimijaa peliteoriassa sekä shokkilamaannutuksen käytön hyötyä sotilaallisesti alivoimaista ydinaseetonta valtiota ja ydinasevaltiota kohtaan. Shokkilamaannutus sisältää molemmissa skenaarioissa vakavia riskejä. Yleisesti ottaen shokkilamaannutus vaatii myös kehitystä, erityisesti ei-sotilaallisten vaikutusten hallitsemisen kannalta. Konventionaalinen sodankäynti on vaihtoehtoinen ratkaisu, mutta ei välttämättä realistinen sotilaallisesti, taloudellisesti ja poliittisesti. Peliteorian hyöty sotilaallisessa analyysissä ilmenee ongelmien havainnollistamisessa ja toimintamahdollisuuksien analysoinnissa, mutta todellisuuden realistisessa mallintamisessa peliteorian rajat tulevat nopeasti vastaan.

Label-free detection of biomolecules with Ta2O5-based field effect devices

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Nanotecnologias e Nanociências

Ion-beam sources based on superionic solid electrolytes

An ion emitter consisting of a sharp silver tip covered in RbAg4I5 solid electrolyte film has been developed and studied. An accelerating potential is applied and Ag+ ions are emitted from the tip’s apex by field evaporation. The emitted ions are collected by a Faraday cup, producing a current on the pico/nanoampere level which is read by an electrometer. The tips were produced mechanically by sandpaper polishing. The sharpest tip produced had a 2:4 m apex radius. Two deposition methods were studied: thermal vacuum and pulsed laser deposition. The best tip produced a peak current value of 96nA at 180oC, and a quasi-stable 4nA emission current at 160oC, both using an extraction potential of 10kV . The emission dependence on time, temperature and accelerating potential has been studied. Deposited films were characterized by X-ray diffraction (XRD), profilometry, optical and Scanning Electron Microscope (SEM) and Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS) measurements. Several ion emitters were developed, the latter ones were all able to maintain stable high ion emissions for long periods of time. This investigation was a continuation of an ongoing project backed by the European Space Agency, with the objective of making a proof of concept of this kind of ion emitter with potential application on ion thrusters for orbiting satellites. Going forward, it would be interesting to make a finer analysis of the electrolyte’s conductivity at high temperatures, explore Wien Effect-based emission and to further develop a multi-tip ion emitter prototype.

PCM-based in-memory computing: architectures, circuits and applications

Analog In-memory Computing (AIMC) has been proposed in the context of Beyond Von Neumann architectures as a valid strategy to reduce internal data transfers energy consumption and latency, and to improve compute efficiency. The aim of AIMC is to perform computations within the memory unit, typically leveraging the physical features of memory devices. Among resistive Non-volatile Memories (NVMs), Phase-change Memory (PCM) has become a promising technology due to its intrinsic capability to store multilevel data. Hence, PCM technology is currently investigated to enhance the possibilities and the applications of AIMC. This thesis aims at exploring the potential of new PCM-based architectures as in-memory computational accelerators. In a first step, a preliminar experimental characterization of PCM devices has been carried out in an AIMC perspective. PCM cells non-idealities, such as time-drift, noise, and non-linearity have been studied to develop a dedicated multilevel programming algorithm. Measurement-based simulations have been then employed to evaluate the feasibility of PCM-based operations in the fields of Deep Neural Networks (DNNs) and Structural Health Monitoring (SHM). Moreover, a first testchip has been designed and tested to evaluate the hardware implementation of Multiply-and-Accumulate (MAC) operations employing PCM cells. This prototype experimentally demonstrates the possibility to reach a 95% MAC accuracy with a circuit-level compensation of cells time drift and non-linearity. Finally, empirical circuit behavior models have been included in simulations to assess the use of this technology in specific DNN applications, and to enhance the potentiality of this innovative computation approach.

Trade, firm selection, and innovation: the competition channel

The availability of rich firm-level data sets has recently led researchers to uncover new evidence on the effects of trade liberalization. First, trade openness forces the least productive firms to exit the market. Secondly, it induces surviving firms to increase their innovation efforts and thirdly, it increases the degree of product market competition. In this paper we propose a model aimed at providing a coherent interpretation of these findings. We introducing firm heterogeneity into an innovation-driven growth model, where incumbent firms operating in oligopolistic industries perform cost-reducing innovations. In this framework, trade liberalization leads to higher product market competition, lower markups and higher quantity produced. These changes in markups and quantities, in turn, promote innovation and productivity growth through a direct competition effect, based on the increase in the size of the market, and a selection effect, produced by the reallocation of resources towards more productive firms. Calibrated to match US aggregate and firm-level statistics, the model predicts that a 10 percent reduction in variable trade costs reduces markups by 1:15 percent, firm surviving probabilities by 1 percent, and induces an increase in productivity growth of about 13 percent. More than 90 percent of the trade-induced growth increase can be attributed to the selection effect.

EBAO/EBO keskustelu Yhdysvaltojen asevoimissa

Effects-Based Operations (EBO) sekä siitä kehittynyt Effects-Based Approach to Operations ovat nykyajan operatiivisen sekä strategisen tason suunnittelun avainkäsitteitä Natossa ja useissa sen kumppani valtioissa. Konsepti on levinnyt maailmalle alun perin Yhdysvaltojen asevoimista, mutta viimeaikaisten kokemusten perusteella Yhdysvallat on kuitenkin luopumassa konseptista. United States Joint Forces Command (USJFCOM) on antanut käskyn poistaa yhteisoperaatioiden suunnittelutason käytöstä sellaiset käsitteet, kuten EBO, System-of-Systems Analysis sekä Operational Net Assessment. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää julkisten yhdysvaltalaisten sotilaslähteiden sisältöanalyysin kautta, mitkä syyt ovat johtaneet EBO:sta luopumiseen sekä mitä sen tilalle ollaan kehittämässä. Tutkimuksen perusteella tultiin seuraaviin johtopäätöksiin: (1) Yhdysvaltojen asevoimat ovat luopumassa yhteisoperaatioiden tasolla EBO konseptista. (2) Vuodesta 2007 maavoimat eivät käytä EBO konseptia omassa suunnitteluprosessissaan. (3) EBO:sta luopumisen syyt ovat seuraavat: (a) EBO:sta on eri asiakirjoissa eri tulkintoja ja siitä käytetään eri käsitteitä, mikä aiheuttaa hämmennystä; (b) EBO:ssa käytettävä tehtävän määrittely on aiheuttanut sekaannusta; (c) EBO:n suunnitteluprosessi on liian tieteellinen ja monimutkainen. Ei ole mahdollista ennustaa tarkasti oman toiminnan mahdollisia vaikutuksia monimutkaisia avoinna olevia järjestelmiä vastaan. Tieteellisyys heikentää komentajien sotataidollista ajattelua ja ongelman määrittelyä; (d) Johtamistapa ei ole enää johtajakeskeistä, koska komentajat keskittyvät liikaa yksityiskohtiin ja oikean ongelmanratkaisuun keskittyminen häviää valtavaan informaatiovirtaan; (e) EBO pakottaa keskitettyyn johtamistapaan, mikä pienentää alaisten aloitekykyä eikä mahdollista nykyaikaisessa erittäin monimutkaisessa toimintaympäristössä nopeaa reagointia yllättäviin tilanteisiin. (4) Yhteisoperaatioiden tasolla tullaan EBO:n sijaan kehittämään Operational Design konseptia, jossa otetaan esimerkkiä maavoimilta sekä merijalkaväeltä. (5) Operational Design on filosofinen systemaattinen analyysimenetelmä, joka pyrkii koko operaation ajan tarkistamaan yhtymän keskittymistä oikeaan ongelmanratkaisuun. (6) Operational Design mahdollistaa komentajakeskeisen lähestymistavan ongelmiin ja sopii monimutkaisia avoimia järjestelmiä vastaan. Operational Design mahdollistaa sotataidollisen ajattelun ja sopii paremmin ennustamattomien ja yllättävien tilanteiden ratkaisemiseen.

Venäjän ilmavoimien ilmatorjuntajärjestelmien suorituskyky nykyaikaiseen ilmauhkaan

Tutkimuksessa tarkastellaan Venäjän ilmavoimien ilmatorjuntajärjestelmien tämänhetkistä suorituskykyä nykyaikaiseen ilmauhkaan. Tutkimus luo arvion Venäjän ilmatorjuntajärjestelmien kehityksestä. Omalta osaltaan se antaa kuvaa Venäjän sotilasreformin toteutumisesta. Sotilasreformin eteneminen ja suunnitelmat asemateriaalin modernisoinnista tekevät tutkimuksen aiheesta ajankohtaisen.

Design of an amplifier and an instrumentation setup for a harsh environment heat flux measurement application – case axial flux electric machine

Measurement is a tool for researching. Therefore, it is important that the measuring process is carried out correctly, without distorting the signal or the measured event. Researches of thermoelectric phenomena have been focused more on transverse thermoelectric phenomena during recent decades. Transverse Seebeck effect enables to produce thinner and faster heat flux sensor than before. Studies about transverse Seebeck effect have so far focused on materials, so in this Master’s Thesis instrumentation of transverse Seebeck effect based heat flux sensor is studied, This Master’s Thesis examines an equivalent circuit of transverse Seebeck effect heat flux sensors, their connectivity to electronics and choosing and design a right type amplifier. The research is carried out with a case study which is Gradient Heat Flux Sensors and an electrical motor. In this work, a general equivalent circuit was presented for the transverse Seebeck effect-based heat flux sensor. An amplifier was designed for the sensor of the case study, and the solution was produced for the measurement of the local heat flux of the electric motor to improve the electromagnetic compatibility.

Vaikutukseen perustuvat operaatiot merellisessä kriisinhallinnassa

Tutkimustyön tavoitteena on muodostaa selkeä käsitys vaikutukseen perustuvien operaatioiden teoriasta ja tutkia merellisen kriisinhallintaoperaation kehittämisperiaatteita vaikutukseen perustuvien operaatioiden kontekstissa. Kriisinhallintaoperaatioita tarkastellaan Euroopan unionin sotilaallisen kriisinhallinnan toimintaympäristössä ja merivoimakomponentin näkökulmasta. Vaikutusperusteisia operaatioita ei ole Suomessa systemaattisesti tutkittu. Euroopan turvallisuusympäristö on muuttumassa entistä haasteellisemmaksi. Uudet uhkat, joita Eurooppa kohtaa ovat entistä moninaisempia, näkymättömämpiä ja vaikeammin ennustettavissa. Merivoimilla on tulevaisuudessa keskeinen rooli ehkäistäessä levottomuuksien rantautuminen Eurooppaan. Asevoimien näkökulmasta tämän hetkinen kehitystrendi on vaikutukseen perustuvat operaatiot (Effects-Based Approach to Operations, EBAO) ja verkostokeskeinen sodankäynti (Network Centric Warfare, NCW). EBAO:n käytettävyyttä kriisinhallinnassa kehitetään voimakkaasti ja konsepti nähdään mahdollisena ratkaisuna moniin nykyaikaisen kriisinhallinnan haasteisiin ja ongelmiin. Virallisen määritelmän mukaan vaikutukseen perustuvat operaatiot ovat prosessi haluttujen strategisten vaikutusten tai lopputulosten tuottamiseksi vastustajassa. Se pitää sisällään täyden skaalan sotilaallisen voiman ja ei sotilaallisen voiman monipuolista ja kumulatiivista käyttöä taktisella, operatiivisella ja strategisella tasolla.1 Tutkimusongelmana on: Mitkä ovat vaikutusperusteisen operaatiomallin (Effects-Based Approach to Operations, EBAO) tarjoamat edut tai haitat EU:n merellisessä sotilaallisessa kriisinhallintaoperaatiossa? Tutkimusongelma ratkaistaan vastaamalla seuraaviin alaongelmiin: 1. Mikä on vaikutukseen perustuvien operaatioiden teorian sisältö sotilaallisen toiminnan näkökulmasta? 2. Mikä on vaikutukseen perustuvan operoinnin näkökulma monikansalliseen kriisinhallintaoperaatioon? 3. Mitä ovat (EU:n sotilaallisen kriisinhallinnan) mukaiset merelliset kriisinhallintaoperaatiot ja mitkä ovat Suomen intressit EU:n sotilaalliseen kriisinhallintaan? 4. Miten vaikutukseen perustuva toimintamalli ilmenee esimerkin mukaisessa merellisessä kriisinhallintaoperaatiossa? Tutkimus on luonteeltaan laadullinen tutkimus. Tutkimusmenetelmänä on käytetty sisällönanalyysia sekä käsiteanalyysia. Vaikutukseen perustuvia operaatioita käsittelevä lähdeaineisto perustuu suurelta osin 2000-luvun alussa Yhdysvalloissa aloitettuun tutkimukseen ja siitä saatuun aineistoon. Kriisinhallintaa koskeva aineisto koostuu pääosin virallisista asiakirjoista sekä aiheeseen liittyvistä uusimmista julkaisuista ja tutkimuksista. Ajankohtaisten julkaisujen ja asiakirjojen tietoa on täydennetty lehtiartikkeleiden ja internetistä saatavilla olevien tietojen avulla. Tutkimusta lähestytään taktiikan näkökulmasta. Tutkielman johtopäätöksinä ilmeni, että keskeisiä EBAO:n etuja merellisessä sotilaallisessa kriisinhallintaoperaatiossa ovat nopea reagointikyky sekä EBAO:n mukainen laajempi näkökulma, jossa huomioidaan liittolaiset, puolueettomat toimijat ja mahdolliset vastustajat entistä paremmin. EBAO on kehitysasteella oleva konsepti, jonka suurimpana potentiaalina pidetään pyrkimystä sotilaiden ja siviilien saumattomaan yhteistyöhön kriisinhallinnan moninaisessa toimintaympäristössä. Konsepti pitää kuitenkin sisällään monta epävarmuustekijää, kuten vaikutusten ja operatiivisen ympäristön ennustamisen. Nykyisellään EBAO ei välttämättä muuttaisi operaatioiden toteutusta konkreettisesti. EU on Suomen kannalta tärkeä foorumi kansainväliseen kriisinhallintaan osallistumiseksi. Kansainväliseen kriisinhallintaan osallistuminen on keskeinen osa Suomen ulko- ja turvallisuuspolitiikkaa. Kansainvälisen ulottuvuuden kehittäminen palvelee myös kansallisen puolustuksen kehittämistä. Suomen puolustusvoimien näkökulmasta on syytä muistaa, että Yhdysvaltojen kaltaisen sotilasmahdin tarpeisiin ja resursseihin suunnitellun konseptin tarkastelussa tulee olla hyvin kriittinen ja realistinen.

Architectures radiales hétéro-poly-métalliques pour la photosynthèse artificielle et le stockage de l'information

Par une approche supramoléculaire, des architectures radiales hétéro-poly-métalliques ont été réalisées pour des applications en photosynthèse artificielle et en magnétisme moléculaire. Dans une première partie, la synthèse et la caractérisation (spectroscopie UV-vis, émission, électrochimique, DRX) de complexes de ruthénium(II), possédant une gamme de ligands polypyridines, ont été réalisées. Les calculs théoriques ont été effectués afin de soutenir l’interprétation des propriétés photophysiques. Ces complexes, présentant un certain nombre de pyridines externes, ont servi de cœur à des architectures à base de rhénium tris-carbonyles (pour les effets d’antenne), et de cobaloximes (pour les propriétés catalytiques). Les nucléarités obtenues varient de 2 à 7 selon le cœur utilisé. Ces systèmes ont été engagés dans des cycles de photo-production de dihydrogène, démontrant une meilleure efficacité que la référence du domaine, le [Ru(bpy)3]2+. La seconde partie concerne l’étude de couples de métaux de transition, construits à partir de briques polycyanométallates, ou de lanthanides pontés par des ligands oxamides. Ces approches « complexes comme ligand » puis « assemblages comme ligand » permettent d’obtenir des systèmes de haute nucléarité, présentant des propriétés de molécule-aimant ou des effets magnéto-caloriques (à base de CrNi, GdCu, DyCu). Des propriétés photomagnétiques ont été observées sur les couples RuCu et MoCu, pouvant servir de commutateurs moléculaires dans des systèmes complexes. Enfin, une structure hétéro-tétra-métallique trifonctionnelle a été obtenue contenant à la fois un commutateur MoCu, une entité molécule-aimant CuTb et un complexe de ruthénium.

Re-engineering and Re-defining University Libraries in the context of modern Information and Communication Technologies: a study with special reference to the University Libraries in Kerala

Information and communication technologies are the tools that underpin the emerging “Knowledge Society”. Exchange of information or knowledge between people and through networks of people has always taken place. But the ICT has radically changed the magnitude of this exchange, and thus factors such as timeliness of information and information dissemination patterns have become more important than ever.Since information and knowledge are so vital for the all round human development, libraries and institutions that manage these resources are indeed invaluable. So, the Library and Information Centres have a key role in the acquisition, processing, preservation and dissemination of information and knowledge. ln the modern context, library is providing service based on different types of documents such as manuscripts, printed, digital, etc. At the same time, acquisition, access, process, service etc. of these resources have become complicated now than ever before. The lCT made instrumental to extend libraries beyond the physical walls of a building and providing assistance in navigating and analyzing tremendous amounts of knowledge with a variety of digital tools. Thus, modern libraries are increasingly being re-defined as places to get unrestricted access to information in many formats and from many sources.The research was conducted in the university libraries in Kerala State, India. lt was identified that even though the information resources are flooding world over and several technologies have emerged to manage the situation for providing effective services to its clientele, most of the university libraries in Kerala were unable to exploit these technologies at maximum level. Though the libraries have automated many of their functions, wide gap prevails between the possible services and provided services. There are many good examples world over in the application of lCTs in libraries for the maximization of services and many such libraries have adopted the principles of reengineering and re-defining as a management strategy. Hence this study was targeted to look into how effectively adopted the modern lCTs in our libraries for maximizing the efficiency of operations and services and whether the principles of re-engineering and- redefining can be applied towards this.Data‘ was collected from library users, viz; student as well as faculty users; library ,professionals and university librarians, using structured questionnaires. This has been .supplemented by-observation of working of the libraries, discussions and interviews with the different types of users and staff, review of literature, etc. Personal observation of the organization set up, management practices, functions, facilities, resources, utilization of information resources and facilities by the users, etc. of the university libraries in Kerala have been made. Statistical techniques like percentage, mean, weighted mean, standard deviation, correlation, trend analysis, etc. have been used to analyse data.All the libraries could exploit only a very few possibilities of modern lCTs and hence they could not achieve effective Universal Bibliographic Control and desired efficiency and effectiveness in services. Because of this, the users as well as professionals are dissatisfied. Functional effectiveness in acquisition, access and process of information resources in various formats, development and maintenance of OPAC and WebOPAC, digital document delivery to remote users, Web based clearing of library counter services and resources, development of full-text databases, digital libraries and institutional repositories, consortia based operations for e-journals and databases, user education and information literacy, professional development with stress on lCTs, network administration and website maintenance, marketing of information, etc. are major areas need special attention to improve the situation. Finance, knowledge level on ICTs among library staff, professional dynamism and leadership, vision and support of the administrators and policy makers, prevailing educational set up and social environment in the state, etc. are some of the major hurdles in reaping the maximum possibilities of lCTs by the university libraries in Kerala. The principles of Business Process Re-engineering are found suitable to effectively apply to re-structure and redefine the operations and service system of the libraries. Most of the conventional departments or divisions prevailing in the university libraries were functioning as watertight compartments and their existing management system was more rigid to adopt the principles of change management. Hence, a thorough re-structuring of the divisions was indicated. Consortia based activities and pooling and sharing of information resources was advocated to meet the varied needs of the users in the main campuses and off campuses of the universities, affiliated colleges and remote stations. A uniform staff policy similar to that prevailing in CSIR, DRDO, ISRO, etc. has been proposed by the study not only in the university libraries in kerala but for the entire country.Restructuring of Lis education,integrated and Planned development of school,college,research and public library systems,etc.were also justified for reaping maximum benefits of the modern ICTs.