Browsing by Title

Nykyajan sovelluskehityksessä on tarve julkaista uutta sovelluskoodia asiakkaiden nopeasti muuttuvien tarpeiden täyttämiseksi. Sovelluskoodia pyritään julkaisemaan tuotantoon nopeissa kehityssykleissä. Tämä asettaa haasteita ohjelmiston kehitykselle ja palvelutuotannolle. Moni- mutkaisten IT-infrastruktuurien siirtyminen pilvialustoille ja vaatimukset nopeille muutoksille aiheuttavat tarpeen ketterämmälle infrastruktuurin hallinnalle. Infrastruktuuri koodina -menetelmässä on pyrkimyksenä määrittää IT-infrastruktuuri koodi- na ja hyödyntää sovellusohjelmoinnin käytäntöjä infrastruktuurin hallinnassa. Infrastruktuuria pyritään ylläpitämään aiempaa johdonmukaisemmalla ja skaalautuvalla tavalla. Infrastruktuuri voidaan määrittää deklaratiivisilla tai yleiskäyttöisillä ohjelmointikielillä. Tut- kimuksessa on tarkoitus selvittää eroja deklaratiivisten määrittelytiedostojen ja yleisohjelmoin- tikielisten infrastruktuurisovellusten välillä infrastruktuurin hallinnassa. Työssä arvioidaan in- frastruktuurin hallintaan kehitettyä Pulumi-alustaa, joka tukee useita yleiskäyttöisiä ohjelmoin- tikieliä ja pilvipalveluita. Työssä etsitään ammattikirjallisuudesta ja tieteellisestä tutkimuksesta infrastruktuuri koodina -hallintaan liittyviä käytäntöjä. Tutkielman tapaustutkimus keskittyy Amazon Web Services - alustalle rakennettuun infrastruktuuriin käyttäen CloudFormation-työkalua. Tapaustutkimuk- sessa tarkastellaan nykyistä infrastruktuuri koodina -toteutusta sekä mahdollisuuksia tehostaa toimintaa käyttämällä Pulumia ja kirjallisuudesta löydettyjä käytäntöjä.

Context: Infrastructure as Code (IaC) extends the use of software engineering tools and methods to the management of compute infrastructure. Instead of performing changes manually, developers specify the desired state of infrastructure using text-based formats. IaC tooling is used to update the infrastructure to match these. Since the state declarations are text files like program source code, they can be stored in version control systems. IaC is currently widely used in public cloud environments but less common elsewhere due to lack of tooling. Objective: This thesis aims to identify how Infrastructure as Code support could be brought into arbitrary compute environments that do not support it out of the box. Method: Human-centric research methods such as polls and interviews are used to identify the key requirements for IaC systems. Based on these requirements, a functional prototype that can meet them in a variety of compute environments is built. The prototype is evaluated primarily by comparing it to the requirements and against other IaC systems. It is also tested by several users in a controlled setting. Results: This thesis presents Ink, a modular IaC system that has been designed to be deployed into arbitrary compute environments. A functional prototype of Ink has been implemented to validate the design. The prototype has passed the evaluation steps, indicating that Ink meets the key developer and organizational requirements. However, implementing IaC in this way requires substantial custom software development. Conclusion: IaC is not widely available outside of cloud environments, but adding support for it elsewhere is possible. Whether or not this is worth the development effort depends on the priorities and size of the organization that controls the compute environment.

Nanoformation of an active pharmaceutical ingredient (API) in controlled expansion of supercritical solution (CESS®) was studied in situ with a schlieren imaging technique in wide range of pre-expansion and expansion conditions, involving pressures up to 1000 bars. The optical methods allowed measurements on solvent state in the first micro and milliseconds of the expansion. Quantitative values on jet shape and solvent thermodynamic state were obtained for different nozzle configurations. These values, combined with mathematical modelling, enabled tracking the nanoparticle formation along the flow. We also report on the importance of solvent phase behavior demonstrated by three fundamentally different expansion schemes: supercritical (SC) to liquid/gas, SC to gas/liquid, and SC to SC. Scanning electron microscope images of the nanosized API are presented. This shows that one can have controlled particle formation by altering the thermodynamic conditions at the nozzle and changing the expansion path. The results guide the in-house process optimization and offer insight into the physics of supercritical fluid processing.

In chemical forensics inorganic analysis is for example used to detect traces of explosives and drugs, to find residues of firearms, and as aid when searching for hidden burial sites. Forensic investigators also utilise inorganic information in chemical source attribution or fingerprinting, which seeks to identify chemical profiles of inorganic and/or organic compounds and elements that can provide information on the origin of the sample, how it has been produced and using which raw-materials. As the chemical profiles typically contain information for several compounds, comparison of profiles have to be analysed by multivariate statistical tools such as principal component analysis (PCA), hierarchical cluster analysis (HCA) and linear discriminant analysis (LDA). In this work the applicability of inorganic source fingerprinting on soil samples was investigated. For this an extraction procedure and an ion chromatographic (IC) method for the determination of F–, Cl–, Br–, NO3–, PO43–, SO42– and AsO43– in soil were developed and validated. Extraction of anions was done by microwave assisted solvent extraction, with good recoveries (86.15 % – 115.23 %) for nearly all recovery samples. The recovery of F– from soil was 174.77 %, due to enhanced extraction efficiency caused by the high extraction temperature. AsO43– could not be quantified due to low extractability and interfering matrix components. Development of a method for elemental analysis of soil samples by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was also attempted. Complete dissolution was not achieved with microwave assisted acid digestion mainly because of the large particle size of the soils analysed. Samples were analysed for As, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, V and Zn, but Ni could not be quantified from any of the samples because of the high detection limit caused by contamination of samples. Due to contamination and incomplete dissolution the variation in the results were large, leading to a large uncertainty for the results. Analysis of variance (ANOVA) revealed that there is a significant (α = 0.05) difference in the concentrations of all analytes but Mo and V between the samples. Two step PCA and LDA were performed on tha anion and elemental results separately. Better clustering of sample results were typically got with LDA than with PCA. LDA on the anion results was able to discriminate all samples while only four out of seven samples were identified by PCA. The large variation in the data meant that only the reference soil could be identified when all elemental concentrations were included. Removal of outliers from the data lead to identification of all samples by both PCA and LDA. This work showed that samples can be identified by their inorganic profiles, but large variations in the measured concentrations will make the discrimination by multivariate statistics difficult. Further work should focus on improving the separation of the IC method and on decreasing the variation in the data by decreasing sample heterogeneity and contamination during the sample preparation.

Tässä työssä esitellään kosmisen mikroaaltotaustan analysointiin liittyviä menetelmiä ja erityisesti sitä, miten nämä menetelmät huomioivat instrumenttikohinan vaikutuksia. Päähuomio on Euroopan avaruusjärjestön 2009 laukaiseman Planck-satelliitin data-analyysissä tarvittavissa menetelmissä. Noin 380 000 vuoden ikäisesssä maailmankaikkeudessa syntynyt kosminen mikroaaltotausta on tärkein yksittäinen kosmologinen havaintoaineisto. Tämä säteily on suorin ikkuna hyvin varhaiseen maailmankaikkeuteen ja sen merkitys maailmankaikkeuden historian ja ominaisuuksien kartoittamisessa on ollut valtava siitä lähtien, kun se 1960-luvulla ensi kerran havaittiin. Tämän merkityksen korostamiseksi tutkielman alussa käydään läpi kosmologian teoreettista perustaa. Planck-satelliitin tuottama valtava datamäärä ja mittaustarkkuus muodostaa huomattavan haasteen datan käsittelylle. Rajallisten laskentaresurrsien vuoksi on kehitettävä tehokas, mutta samaan aikaan informaatiota mahdollisimman vähän hukkaava analyysiketju. Tärkeä huomioon otettava tekijä tässä kehitystyössä on mittalaitteissa esiintyvä kohina. Tämä kohina on luontevaa käsitellä samalla kun taustasäteilymittauksista muodostetaan säteilyä kuvaavia taivaankarttoja. Kohinan poistoon on kehitetty monia tehokkaita algoritmeja. Tästä huolimatta osa siitä jää väistämättä karttoihin ja tämän odotettavissa oleva vaikutus on otettava jatkoanalyysissä huomioon tieteellisten tulosten luotettavuuden varmistamiseksi. Tässä tutkielmassa käsitellään yksityiskohtaisesti sekä kohinan poiston että karttoihin jäävän kohinan kuvaamisen kannalta oleellisia seikkoja. Karttoihin jäävän residuaalikohinan kuvaamisessa tärkein työkälu ovat niin sanotut kohinan kovarianssimatriisit. Tätä tutkielmaa varten tuotettiin esimerkkejä näistä matriiseista ja tutkittiin näiden onnistumista kohinan kuvaamisessa numeeristen simulaatoiden avulla. Tässä havaittiin, että kovarianssimatriisien laatuun voidaan vaikuttaa merkittävästi valitsemalla näiden numeeriseen laskemiseen vaikuttavat parametrit oikein. Lopuksi tutkielmassa esitellään kohinan kovarianssimatriisien merkitystä taustasäteilyhavaintojen ja teoreettisten ennusteiden vertailussa. Ne kuvaavat kuinka suuren epävarmuustekijän instrumenttikohina tuo tähän vertailuun ja tämä osaltaan parantaa arviota siitä kuinka luotettavasti erilaiset teoreettiset mallit ovat mahdollisia tai pois suljettuja.

Integraalilaskenta on yksi matematiikan kulmakivistä. Lukiossa sitä opetetaan osana pitkää matematiikkaa, jossa sille on varattu oma yksittäinen kurssinsa. Tutkielman Luvussa 1 tutustutaan alkuun, miten integraalilaskenta esiintyy lukion opetussuunnitelman perusteissa, jonka jälkeen Luvussa 2 esitellään lyhyesti erilaisia oppimiskäsityksiä. Edelleen Luvussa 3 tarkastellaan opetussuunnitelman perusteissa esiintyvien keskeisten käsitteiden määritelmiä ja niihin liittyvää teoriaa. Tutkielman päätarkoitus on analysoida lukion pitkän matematiikan oppikirjasarjoja integraalilaskennan osalta. Luvussa 4 tutkitaankin toisaalta kirjasarjojen eroavaisuuksia ja toisaalta suhdetta opetussuunnitelman perusteisiin ja Luvussa 3 annettuihin keskeisiin käsitteisiin. Lopuksi Luvussa 5 tehdään lyhyt yhteenveto. Integraalilaskenta rakentuu kahden peruskäsitteen, integraalifunktion eli määräämättömän integraalin ja määrätyn integraalin eli Riemannin integraalin varaan. Integraalifunktioita etsittäessä eli integroitaessa määritetään ne funktiot, joiden derivaattafunktio tarkasteltavalla reaalilukuvälillä tunnetaan. Määrätty integraali puolestaan on lähtöisin pyrkimyksestä määrittää epänegatiivisen, jatkuvan funktion käyrän kaaren ja x-akselin väliin jäävän alueen pinta-ala suljetulla reaalilukuvälillä. Tällaista aluetta voidaan arvioida suorakulmioilla jakamalla tarkasteltava väli osaväleihin ja valitsemalla kultakin osaväliltä sitten mielivaltainen piste, jossa lasketaan funktion arvo. Kun nyt ensin lasketaan osavälin ja edellä saadun funktion arvon tulo jokaisella osavälillä ja sitten summataan näin saadut tulot yhteen, niin saadaan erään suorakulmioista koostuvan monikulmion pinta-ala. Kun sitten kasvatetaan osavälien lukumäärää siten, että samalla pisimmän osavälin pituus lähenee nollaa, niin havaitaan geometrisesti, että saadaan mielivaltaisen tarkasti edellä tarkasteltavan funktion ja x-akselin välistä aluetta myötäilevän monikulmion pinta-ala. Jos vastaavaan raja-arvoon päädytään millä tahansa jaolla, jossa pisimmän osavälin pituus lähenee nollaa ja mielivaltaisella jonolla, jossa funktion arvot lasketaan, niin sanotaan, että funktio on integroituva ja edellä saatu raja-arvo on funktion Riemannin integraali yli tarkasteltavan välin. Määritelmä annetaan usein suljetulla välillä rajoitetulle funktiolle. Määritelmä voidaan antaa yhtäpitävästi niin sanottujen ala- ja yläsummien avulla, kuten tutkielman Luvussa 3 tehdään. Analyysin peruslause kertoo, että suljetulla välillä jatkuvan funktion Riemannin integraali on yhtä suuri kuin tarkasteltavan funktion jonkin integraalifunktion välin loppu- ja alkupisteessä saamien arvojen erotus. Edellä saadut käsitteet esiintyvät myös lukion integraalilaskennassa. Oppikirjasarjat käsittelevät määräämätöntä integraalia kutakuinkin samalla tavalla kuin yllä, mutta määrätyn integraalin esittelyssä on eroja: esimerkiksi kirjasarjat Pitkä matematiikka ja Laudatur antavat määrätyn integraalin määritelmän Analyysin peruslauseena, kun taas Matematiikan taito, Pyramidi ja Lukion Calculus käyttävät yllä kuvatun kaltaista lähestymistapaa. Kirjasarjoissa on muutenkin paljon eroavaisuuksia: esimerkiksi Matematiikan taito ja Pyramidi ovat muita huomattavasti teoreettisempia ja käyttävät paljon enemmän yliopistomatematiikan kaltaista notaatiota. Kaikki kirjasarjat vastaavat kuitenkin opetussuunnitelman perusteissa asetettuihin oppimistavoitteisiin ja keskeisiin sisältöihin.

Tämä pro gradu -tutkielma pyrkii tuomaan uusia ajatuksia matematiikan opetuksen ja opiskelun tueksi. Matemaattinen sisältö on suunniteltu lukion oppimäärää silmällä pitäen. Tutkielma käsittelee integraalikurssin opetusta ja lähestymistavaksi on valittu tehtävien kautta oppiminen. Tutkielmassa pyritään avaamaan lukiossa käsiteltävän integraalilaskennan teoriaa tehtävien keinoin. Tavoitteena on se, että opiskelijat oppisivat matematiikkaa ja sen teoriaa itsenäisesti laskemalla. Tutkielmassa on mukana avoimia ja suljettuja tehtäviä, jotka pyrkivät lisäämään käsitteellistä osaamista ja kokoamaan aihekokonaisuuksia yhteen. Tutkielmassa esitellään ensin avoimet ongelma-tehtävät ja paneudutaan niiden merkitykseen opetuksen näkökulmasta, jonka jälkeen siirrytään lukion integraalikurssin matemaattiseen sisältöön ja tehtävien pariin. Avoin tehtävä on matemaattinen tehtävätyyppi, jossa joko alku tai loppu on avoin tai molemmat ovat avoimia (Pehkonen, 2005). Ongelmatehtävä puolestaan on tehtävä, joka on sopivan haastava ratkaisijalleen. Matemaattisen ajattelun ja luovuuden kehittämisen menetelmänä tarjotaan usein ongelmaratkaisua (mm. Mason, Burton & Stacey 1982; Schoenfeld 1985; Stanic & Kilpatrick 1988). Avoimet tehtävät soveltuvat mainiosti haastamaan oppilaan ajattelua. Ne ajavat oppilaan tekemään itsenäisiä ja opetuksen näkökulmasta parhaimmillaan matemaattisia johtopäätöksiä koskien opiskeltavaa aihetta tai siihen liittyvää teoriaa. Opetuksen painopisteen muuttaminen opettajakeskeisestä luennoimisesta oppilaskeskeiseksi tuo mukanaan haasteita. Esimerkiksi voidaan epäröidä, opitaanko laskemalla myös matematiikan teoriaa itsenäisesti tai ryhmissä opiskelemalla. Tutkielma pyrkii vastaamaan teorian oppimisen haasteeseen tehtävien keinoin, jotka tutkielmassa on varta vasten luotu teorian oppimista varten. Tehtävät on pyritty rakentamaan niin, että ne olisivat sopivan haastavia ja sisältäisivät syvyyttä. Aihealueittain on pyritty luomaan hieman helpompia ja haastavampia tehtäviä. Tehtävät johdattelevat teorian äärelle tai syventävät jo olemassa olevien käsitteiden ymmärrystä. Oppilaita haastetaan piirtämään kuvia, esittämään ideoitaan, perustelemaan sanallisesti havaintojaan ja laskemaan. Avoimen tehtävän arvioiminen numeerisesti on haastavaa. Perinteinen suljettu tehtävä arvioidaan prosessin kautta. Tästä lähdettiin ja tänne päädyttiin; yksi lähtö ja yksi maali. Avoin tehtävä on monihaarainen ja sen arvioimisessa pitää mennä jossain mielessä kokonaisuuksien arvioimiseen.

Tämän työn tarkoitus on helpottaa opettajia ja koulutusalan asiantuntijoita lähestymään Wilberin Integraaliteoriaa ja integraaliopetusta. Integraaliteoriaa viitekehyksenä käyttävä integraaliopetus on yksi varteenotettavimmista vaihtoehdoista tulevaisuuden integraaliseksi ja mahdollisimman kokonaisvaltaiseksi opetusmenetelmäksi. Teoria-osiossa käydään läpi Integraaliteorian teorian tausta ja kehitysvaiheet. Sitten esitellään Integraaliteorian tärkeimmät osapuolet: AQAL matriisi, Wilber-Combs hila ja Integraalinen Metodologinen Pluralismi. Seuraavaksi keskustellaan integraaliopetuksesta, sen tarpeesta ja tunnuspiirteistä, ja siitä miten integraaliopetuksessa tulisi huomioida Integraaliteorian tärkeimmät osapuolet. Lopuksi pohditaan opettajan roolia ja integraaliopetuksen haasteita. Työn empiirinen osa koostuu toukokuussa 2018 Meksikossa Tecnologico de Monterrey -yliopiston Tampicon kampuksella tehdystä kyselytutkimuksesta. Kysetutkimuksen tarkoituksena oli selvittää opiskelijoiden subjektiivisia asenteita, mielipiteitä ja kokemuksia integraaliopetuksesta. Vastauksille suoritettiin tilastollinen analyysi SPSS ohjelmistolla. Opiskelijat arvioiva integraaliopetuksen hyödyn korkeaksi oppimiselle ja opiskelulle. Heidän arvioiden perusteella myös integraalinen lähestymistapa elämää kohtaan ylipäätään arvioitiin hyödylliseksi. Integraaliopetuksen transformatiivinen potentiaali arvioitiin korkeaksi. Lisäksi opiskelijat pitivät integraaliopetuksen piirteitä ja tavoitteita tärkeinä opetukselle. Vertailuryhmien (sukupuoli, ikä, opintolukukaudet yliopistossa, lukion keskiarvo ja yliopiston keskiarvo) sisäisien ryhmien vastauksien tilastollista poikkeavuutta ei löytynyt. Täten, opiskelijat arviot integraaliopetuksesta olivat positiivisia riippumatta taustatekijöistä.

Cyberthreat intelligence is currently a hot topic in the information security community. Today's business models are forcing organizations to move into the cyberspace, and because of this they phase new threats. Organizations need to address these new threats in order to protect their systems from adversaries. One method for doing so is to develop a threat intelligence program, in which the organization actively gathers intelligence about current and emerging cyberthreats. Indicators of compromise can be used in organization's security infrastructure to look for and to prevent threats in near real-time. Indicators can be obtained from public intelligence feeds, and they can be shared in threat information sharing communities formed by organizations facing similar threats. Regardless of the source of threat intelligence, the intelligence should be evaluated by skilled security analysts to verify that the indicators of compromise suit the target environment. By sharing threat information organizations can benefit from security incidents seen by other organizations, and the participants can leverage the actionable intelligence to adjust their defenses before similar threats realize within their own network. Organizations can utilize purpose-built software to manage their threat intelligence. This supports the organization in developing its threat intelligence program. Threat information management platforms aid organizations in managing the quality and richness of threat intelligence and these platforms often come with information sharing capabilities built into the software, enabling organizations to share threat intelligence with each other. Organizations are able to distribute actionable intelligence into their security infrastructure more easily if they use a threat information management platform as the centralized point for managing the organization's threat intelligence. An example of an integration point is the organization's security information and event management (SIEM) system, which is often utilized by a security operations center (SOC) to perform analytics on the organization's log data. When the logs collected by a SIEM system are enriched with actionable intelligence security analysts are likely to see more informed alerts and less false positives. This thesis defines an integration between a threat information management platform and a SIEM.We measure and evaluate how much the integration reduces SOC's burden of manually importing threat intelligence into their monitoring infrastructure. Two questionnaires with SOC analysts were carried out for this purpose. We also evaluate how much integration fastens the deployment of actionable intelligence for detecting emerging threats. The evaluation is based on security incident ticket data obtained from a production SOC environment.

Until recently, database management systems focused on the relational model, in which data are organized into tables with columns and rows. Relational databases are known for the widely standardized Structured Query Language (SQL), transaction processing, and strict data schema. However, with the introduction of Big Data, relational databases became too heavy for some use cases. In response, NoSQL databases were developed. The four best-known categories of NoSQL databases are key-value, document, column family, and graph databases. NoSQL databases impose fewer data consistency control measures to make processing more efficient. NoSQL databases haven’t replaced SQL databases in the industry. Many legacy applications still use SQL databases, and newer applications also often require the more strict and secure data processing of SQL databases. This is where the idea of SQL and NoSQL integration comes in. There are two mainstream approaches to combine the benefits of SQL and NoSQL databases:multi-model databases and polyglot persistence. Multi-model databases are database management systems that store and process data in multiple different data models under the same engine. Polyglot persistence refers to the principle of building a system architecture that uses different kinds of database engines to store data. Systems implementing the polyglot persistence principle are called polystores. This thesis introduces SQL and NoSQL databases and their two main integration strategies: multi-model databases and polyglot persistence. Some representative multi-model databases and polystores are introduced. In conclusion, some challenges and future research directions for multi-model databases and polyglot persistence are introduced and discussed.