Kontekstitietoisen mobiilipelin suunnittelu ja toteutus

Kontekstitietoisuuden katsotaan voivan parantaa sovellusten ja palvelujen käytettävyyttä matkapuhelimissa. Kontekstitietoisuuden tekniikoita voidaan käyttää myös peleissä, joko siksi, että ne mahdollistavat uudenlaisia pelejä, tai siksi, että peleillä voidaan havainnollistaa ja testata eri tekniikoiden toimintaa. Diplomityössä esitellään prototyyppi monen pelaajan kontekstitietoisesta mobiilipelistä, jossa pelivälineinä käytetään kamerapuhelimella luettavia tavallisia viivakoodeja. Viivakoodit on yhdistetty palvelimella sijaitsevan pelimaailman kohteisiin, joiden omistuksesta pelaajat kilpailevat. Peliä on tarkoitus arvioida myöhemmin pelattavuuden ja idean kiinnostavuuden kannalta. Prototyypin toinen tehtävä on havainnollistaa Multi-User Publishing Environment (MUPE) -sovellusalustan tukea kontekstitietoisuudelle. Työ kuvaa pelin suunnittelun, toteutuksen ja arvioinnin alkaen varhaisimmista ideoista ja päättyen osittaiseen prototyyppiin. Prototyypissä on toteutettu osa pelilogiikasta ja käyttöliittymästä, mutta sitä ei ole integroitu kontekstitietoa kerääviin sensoreihin. Pelin suunnittelussa käytettiin apuna heuristista arviointia ja kahta fokusryhmähaastattelua.

Tarkkoihin matkustajatietoihin perustuva hissiohjausjarjestelma

Työssä esitetään geneettisten algoritmien käyttöön perustuva hissiohjausjärjestelmä, jossa ohjauspaatosten tekemisessä hyödynnetään tarkkoja matkustajatietoja. Tämä hissiohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi muun muassa kohde-allokointiin perus-tuvassa hissijärjestelmässä, jossa matkustajat antavat hissikutsun yhteydessä kohde-kerrostietonsa. Esitetty ohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi ulkokutsun välittömään tai jatkuvaan allokointiin perustuvassa hissijärjestelmässä. Työn kirjallisessa osuudessa esitetään parannuksia aiemmin esitettyihin hissiohjausjärjestelmiin ja käydään läpi erilaisia kohde-allokointiin perustuvia hissijärjestelmiä. Työssä kuvataan uusi matkustaja-ohjaustapa, joka vähentää matkustajan tekemän hissikutsun välittömään palveluun liittyviä hissiohjausongelmia. Tarkkoja matkustajatietoja hyödyntämällä hissijärjestelmä kykenee sekä tarjoamaan matkustajille yksilöllistä palvelua että kuljettamaan matkustajia tehokkaasti.

Sähköisten kuljetustietojen vaikutukset päivittäistavarakaupan pitkässä arvoketjussa

Tutkielman tavoitteena on esittää kustannustehokkaita tapoja lähetystoimintojen ja kuljetustietojen käsittelyyn päivittäistavarakaupan logistiikkakeskuksessa. Tutkielmassa kuvataan case-yrityksen lähettämö- ja kuljetustoimintojen sekä lähtevän tavaravirran seurannan ja rahtilaskutuksen nykytilanne. Tutkimusmenetelmänä on käytetty case-yrityksen avainhenkilöiden teemahaastatteluja sekä erillistä haastattelututkimusta kahdeksalle suurimmalle case-yrityksen käyttämälle kuljetusliikkeelle. Työssä esitellään keskeisimpien kuljetustietojen ja lähettämötoimintojen sähköistämisen edellytyksiä sekä niiden toteutusmahdollisuuksia. Koska lähtevän tavaravirran käsittely manuaalisesti aiheuttaa ylimääräisiä virheitä ja tehottomuutta pitkän arvoketjun eri vaiheissa työllistäen lähettämön, kuljetusliikkeiden, terminaalien ja myymälöiden työntekijöitä, on tutkielmassa esitelty keskeisimmät keinot tehostaa ja automatisoida lähtevien kuljetusyksiköiden käsittelyä. Ratkaisut pohjautuvat lähtevien kuljetusyksiköiden yksilöintiin ja seurantaan. Yksiköiden käsittelyä tehostetaan automatisoimalla yksiköiden tunnistamista ja tiedonsiirtoa. Käytettäviksi työkaluiksi on valittu viivakoodit ja tarvittavat lukijat yksiköiden tunnistamiseen. Sähköisellä rahtikirjalla pyritään paperittomaan lähettämötoimintaan ja sitä kautta automatisoimaan rahtilaskutusta ottamalla käyttöön laskuton maksu. Kuljetustietojen sähköistämisellä voidaan saavuttaa mittavat kustannussäästöt pitkässä arvoketjussa.

Monivaiheisen höyryturbiinin optimointi

Tässä diplomityössä optimoitiin nelivaiheinen 1 MWe höyryturbiinin prototyyppimalli evoluutioalgoritmien avulla sekä tutkittiin optimoinnista saatuja kustannushyötyjä. Optimoinnissa käytettiin DE – algoritmia. Optimointi saatiin toimimaan, mutta optimoinnissa käytetyn laskentasovelluksen (semiempiirisiin yhtälöihin perustuvat mallit) luonteesta johtuen optimoinnin tarkkuus CFD – laskennalla suoritettuun tarkastusmallinnukseen verrattuna oli jonkin verran toivottua pienempi. Tulosten em. epätarkkuus olisi tuskin ollut vältettävissä, sillä ongelma johtui puoliempiirisiin laskentamalleihin liittyvistä lähtöoletusongelmista sekä epävarmuudesta sovitteiden absoluuttisista pätevyysalueista. Optimoinnin onnistumisen kannalta tällainen algebrallinen mallinnus oli kuitenkin välttämätöntä, koska esim. CFD-laskentaa ei olisi mitenkään voitu tehdä jokaisella optimointiaskeleella. Optimoinnin aikana ongelmia esiintyi silti konetehojen riittävyydessä sekä sellaisen sopivan rankaisumallin löytämisessä, joka pitäisi algoritmin matemaattisesti sallitulla alueella, muttei rajoittaisi liikaa optimoinnin edistymistä. Loput ongelmat johtuivat sovelluksen uutuudesta sekä täsmällisyysongelmista sovitteiden pätevyysalueiden käsittelyssä. Vaikka optimoinnista saatujen tulosten tarkkuus ei ollut aivan tavoitteen mukainen, oli niillä kuitenkin koneensuunnittelua edullisesti ohjaava vaikutus. DE – algoritmin avulla suoritetulla optimoinnilla saatiin turbiinista noin 2,2 % enemmän tehoja, joka tarkoittaa noin 15 000 € konekohtaista kustannushyötyä. Tämä on yritykselle erittäin merkittävä konekohtainen kustannushyöty. Loppujen lopuksi voitaneen sanoa, etteivät evoluutioalgoritmit olleet parhaimmillaan prototyyppituotteen optimoinnissa. Evoluutioalgoritmeilla teknisten laitteiden optimoinnissa piilee valtavasti mahdollisuuksia, mutta se vaatii kypsän sovelluskohteen, joka tunnetaan jo entuudestaan erinomaisesti tai on yksinkertainen ja aukottomasti laskettavissa.

Gene Regulation in The Human Immune System. Gene Expression Signatures of Th2 Cell Differentiation, Type 1 Diabetes, and Intrauterine Immune Adaptation

The human immune system is constantly interacting with the surrounding stimuli and microorganisms. However, when directed against self or harmless antigens, these vital defense mechanisms can cause great damage. In addition, the understanding the underlying mechanism of several human diseases caused by aberrant immune cell functions, for instance type 1 diabetes and allergies, remains far from being complete. In this Ph.D. study these questions were addressed using genome-wide transcriptomic analyses. Asthma and allergies are characterized by a hyperactive response of the T helper 2 (Th2) immune cells. In this study, the target genes of the STAT6 transcription factor in naïve human T cells were identified with RNAi for the first time. STAT6 was shown to act as a central activator of the genes expression upon IL-4 signaling, with both direct and indirect effects on Th2 cell transcriptome. The core transcription factor network induced by IL-4 was identified from a kinetic analysis of the transcriptome. Type 1 diabetes is an autoimmune disease influenced by both the genetic susceptibility of an individual and the disease-triggering environmental factors. To improve understanding of the autoimmune processes driving pathogenesis in the prediabetic phase in humans, a unique series of prospective whole-blood RNA samples collected from HLA-susceptible children in the Finnish Type 1 Diabetes Prediction and Prevention (DIPP) study was studied. Changes in different timewindows of the pathogenesis process were identified, and especially the type 1 interferon response was activated early and throughout the preclinical T1D. The hygiene hypothesis states that allergic diseases, and lately also autoimmune diseases, could be prevented by infections and other microbial contacts acquired in early childhood, or even prenatally. To study the effects of the standard of hygiene on the development of neonatal immune system, cord blood samples from children born in Finland (high standard of living), Estonia (rapid economic growth) and Russian Karelia (low standard of living) were compared. Children born in Russian Karelia deviated from Finnish and Estonian children in many aspects of the neonatal immune system, which was developmentally more mature in Karelia, resembling that of older infants. The results of this thesis offer significant new information on the regulatory networks associated with immune-mediated diseases in human. The results will facilitate understanding and further research on the role of the identified target genes and mechanisms driving the allergic inflammation and type 1 diabetes, hopefully leading to a new era of drug development.

Nasopharyngeal colonization by pathogenic bacteria: effect of polymorphisms in innate immune genes of young children

Nasopharyngeal bacteria can asymptomatically colonize the nasopharynx of infants and young children but are also associated with the development of respiratory infections and diseases. Such nasopharyngeal bacteria include Streptococcus pneumoniae, Moraxella catarrhalis, Haemophilus influenzae and Staphylococcus aureus. The host defense against invading pathogens is largely relies germline-encoded pattern recognition receptors (PRR), which are expressed on the cells of innate immunity, and different cytokines. These include toll-like receptors (TLR), mannose-binding lectin (MBL) and different cytokines such as IL-17A. Single nucleotide polymorphisms (SNP) in these receptors and cytokines have been reported. The aim of this study was to investigate genetic polymorphisms in the genes for TLR2, 3 and 4, MBL as well as for IL-17A and their associations with nasopharyngeal pathogenic bacterial colonization during a two-year follow-up. The study revealed that polymorphisms in TLRs, MBL2 and IL17A are associated with the nasopharyngeal bacterial colonization in young children. Healthy young (2.6 months of age) children with variant types of MBL2, TLR2 R753Q or TLR4 D299G had an increased risk to be colonized by S. pneumonia, S. aureus or M. catarrhalis, respectively. Moreover, variant types of MBL2 in healthy children with might facilitate human rhinovirus (HRV)-induced S. pneumoniae colonization at 2.6 months of age. The polymorphism of TLR4 D299G was shown to be associated with M. catarrhalis colonization throughout the whole two-year follow-up (2.6, 13 and 24 months of age) and also with the bacterial load of this pathogen. Also, the polymorphism of IL17A G152A was shown to be associated with increased risk to be colonized by S. pneumoniae at 13 and 24 months of age. Furthermore, the results suggest that IL17A G152A has an effect on production of serum IL-17A already at young age. In conclusion, the results of this study indicate that polymorphisms in the key PRRs and IL17A seem to play an important role to colonization of S. pneumoniae, M. catarrhalis, and S. aureus in healthy young Finnish children. The nasopharyngeal colonization by these pathogenic bacteria may further promote the development of respiratory infections and may be related to development of asthma and allergy in the later life of children. These findings offer a possible explanation why some children have more respiratory infections than other children and provide a rational basis for future studies in this field.

Genetic, prenatal and postnatal determinants of weight gain and obesity in young children – The STEPS Study

Genetic, Prenatal and Postnatal Determinants of Weight Gain and Obesity in Young Children – The STEPS Study University of Turku, Faculty of Medicine, Department of Paediatrics, University of Turku Doctoral Program of Clinical Investigation (CLIPD), Turku Institute for Child and Youth Research. Conditions of being overweight and obese in childhood are common health problems with longlasting effects into adulthood. Currently 22% of Finnish boys and 12% of Finnish girls are overweight and 4% of Finnish boys and 2% of Finnish girls are obese. The foundation for later health is formed early, even before birth, and the importance of prenatal growth on later health outcomes is widely acknowledged. When the mother is overweight, had high gestational weight gain and disturbances in glucose metabolism during pregnancy, an increased risk of obesity in children is present. On the other hand, breastfeeding and later introduction of complementary foods are associated with a decreased obesity risk. In addition to these, many genetic and environmental factors have an effect on obesity risk, but the clustering of these factors is not extensively studied. The main objective of this thesis was to provide comprehensive information on prenatal and early postnatal factors associated with weight gain and obesity in infancy up to two years of age. The study was part of the STEPS Study (Steps to Healthy Development), which is a follow-up study consisting of 1797 families. This thesis focused on children up to 24 months of age. Altogether 26% of boys and 17% of girls were overweight and 5% of boys and 4% of girls were obese at 24 months of age according to New Finnish Growth references for Children BMI-for-age criteria. Compared to children who remained normal weight, the children who became overweight or obese showed different growth trajectories already at 13 months of age. The mother being overweight had an impact on children’s birth weight and early growth from birth to 24 months of age. The mean duration of breastfeeding was almost 2 months shorter in overweight women in comparison to normal weight women. A longer duration of breastfeeding was protective against excessive weight gain, high BMI, high body weight and high weight-for-length SDS during the first 24 months of life. Breast milk fatty acid composition differed between overweight and normal weight mothers, and overweight women had more saturated fatty acids and less n-3 fatty acids in breast milk. Overweight women also introduced complementary foods to their infants earlier than normal weight mothers. Genetic risk score calculated from 83 obesogenic- and adiposity-related single nucleotide polymorphisms (SNPs) showed that infants with a high genetic risk for being overweight and obese were heavier at 13 months and 24 months of age than infants with a low genetic risk, thus possibly predisposing to later obesity in obesogenic environment. Obesity Risk Score showed that children with highest number of risk factors had almost 6-fold risk of being overweight and obese at 24 months compared to children with lowest number of risk factors. The accuracy of the Obesity Risk Score in predicting overweight and obesity at 24 months was 82%. This study showed that many of the obesogenic risk factors tend to cluster within children and families and that children who later became overweight or obese show different growth trajectories already at a young age. These results highlight the importance of early detection of children with higher obesity risk as well as the importance of prevention measures focused on parents. Keywords: Breastfeeding, Child, Complementary Feeding, Genes, Glucose metabolism, Growth, Infant Nutrition Physiology, Nutrition, Obesity, Overweight, Programming

Suunnatun evoluution menetelmät sekä Rekombinanttivasta-aineen affiniteetin parantaminen suunnatun evoluution avulla.

Erilaisilla mutageneesimenetelmillä pyritään muokkaamaan geneettistä koodia ja luomaan tätä kautta kestävämpiä ja sitomiskyvyltään parempia proteiineja. Ensimmäiset geneettiset mutaatiot olivat poikkeuksetta satunnaisia, jotka tapahtuivat ennalta määräämättömiin kohtiin DNA-sekvenssiä. Tänä päivänä on mahdollista tehdä suunnatun evoluution keinoin tarkoin suunniteltuja tai satunnaisia paikkakohtaisia mutaatioita. Yhdestä kohdegeenistä on mahdollista muodostaa lukemattomia eri variantteja jolloin ongelman muodostaa näiden muokattujen varianttien eristäminen lukemattomien yksilöiden joukosta. Suunnatun evoluution menetelmissä tuotetaan muokattuja proteiineja, jotka omaavat kehittyneitä ominaisuuksia ja sallimalla vain tämän ominaisuuden omaavien yksilöiden lisääntyä. Muokattuja proteiineja seulotaan sekä in vivo - että in vitro -pohjaisilla näyttötekniikoilla, sillä kunkin menetelmän käyttö riippuu seulottavasta molekyylistä. Uusia näyttötekniikoita kehitetään jatkuvasti korjaamaan ja kehittämään edellisissä olevia heikkouksia. Työssä pyrittiin parantamaan synteettisestä vasta-ainekirjastosta eristetyn HRPII-spesifisen Fab-vasta-ainefragmentin affiniteettia suunnatun evoluution avulla. Vasta-ainegeenin hypervariaabelialueisiin tehtiin paikkakohtaisia satunnaisia mutaatioita kahdella eri strategialla: kohdennetulla alukepohjaisella PCR-mutageneesillä ja selektiivisellä RCA-mutageneesillä. Lisäksi kahdella eri strategialla muokatuista sitojista muodostettiin rekombinaatioklooneja yhdistämällä näiden kevyen ketjun hypervariaabelialueita L1 ja L3 keskenään. Mutatoiduista vasta-ainefragmenttigeeneistä valmistettiin geenikirjastot, jotka rikastettiin faaginäyttötekniikalla. Kirjastoista eristettyjen sitojien affiniteetti mitattiin biokerrosinterferometrian avulla ja lämpökestävyys differentiaali pyyhkäisykalorimetrian avulla. Mutageneesimenetelmillä tuotetut kirjastot sisälsivät suunnitelman mukaisia mutaatioita ja tavoitellut kullekin kirjastolle asetetut teoreettiset diversiteetit. Kirjastoista eristettyjen ja rekombinaation avulla muokatun Fab-vasta-ainefragmentin sitoutumisvoimakkuus oli biokerrosinterferometrialla mitattuna 116-kertaisesti parempi alkuperäiseen vasta-ainefragmenttiin verratuna. Rekombinaatiokloonin assosiaatio- ja dissosiaatiovakiot paranivat oleellisesti templaattina toimineeseen alkuperäiseen vasta-ainefragmenttiin nähden. Affiniteettiparannuksen lisäksi myös mutantin sulamislämpötila oli yli 1 °C asteen korkeampi kuin alkuperäisen vasta-ainefragmentin. Kohonneen affiniteetin lisäksi klooni rekombinaatioiden yhteydessä havaittiin myös laskua sitoutumisvoimakkuudessa suhteessa rekombinaatiokloonin muodostamiin CDR-L1 - ja -L3 -osiin.