Browsing by Title
Now showing items 990-1009 of 4203
-
(2014)Kärnkraftsproducenterna TVO och Fortum har beslutit att deponera kärnavfall i berggrunden i Olkiluoto. Kärnavfallet kommer att placeras i kopparkanistrar, vilka omringas av en buffert bestående av leran bentonit. Buffertens uppgifter är extremt viktiga för slutförvaringens säkerhet, då bufferten skall skydda kanistrarna från externa kontaminanter och seismiska rörelser samt hindra transporten av radioaktivt material. Bentonitens viktigaste komponent är lermineralen montmorillonit. Montmorillonit består av skivor vilka är en nm tjocka och flera hundratals nm breda. Dessa skivor bildar olika strukturer. I detta arbete studerades montmorillonitpartiklarnas former, samt deras andelar, i kolloidala lösningar. Som lösningsämnen användes olika natrium- och kalciumlösningar, vilka motsvarar möjliga omständigheter i berggrunden i Olkiluoto. Lösningarna studerades med lågvinkelröntgenspridning (SAXS) samt med anpassningar av en teoretisk modell utvecklad av Pizzey et al (2009). Med hjälp av dessa kunde partikelstorlekarna, samt andelarna av de olika partiklarna, bestämmas för varje lösning. I alla lösningar påträffades enskilda bentonitskivor samt bentonitskivor i staplar, d.v.s. varierande lager av bentonit och lösning. Stapelstorlekarna, samt deras andelar, berodde på lösningen. I kalciumlösningarna bildades stora, kompakta staplar. Avståndet mellan skivorna var i dessa c. 1 nm och staplarna kunde bestå av över 10 skivor. Andelen av dessa staplar ökade klart med kalciumkoncentrationen. I natriumlösningarna uppstod staplar bestående endast av två skivor. Avståndet mellan skivorna varierade mellan 6-10 nm beroende på natriumkoncentrationen. I blandningar av både kalcium- och natriumlösningar dominerades växelverkan mellan skivorna av kalciumjonerna, d.v.s. stapelstrukturerna bestod till största delen av den kompaktare strukturen.
-
(2016)Naturally occurring snowflakes represent a variety of shapes, sizes, fall velocities and degrees of riming, which makes their representation challenging in numerical models and remote sensing retrievals. In this study measurements collected during winters 2013/2014 and 2014/2015 at the University of Helsinki measurement station in Hyytiälä are used to investigate connections between ensemble mean snow density, particle fall velocity and parameters of the particle size distribution (PSD). A new generation video imager, the Particle Imaging Package (PIP), was employed for this study. The simple open structure, robust design, easy maintenance and low cost of the instrument make it attractive for studying winter precipitation microphysics. The density of snow is derived from measurements of particle fall velocity and PSD, provided by the PIP, and weighing gauge measurements of liquid water equivalent precipitation rate. Validity of the retrieved density values is checked against snow depth measurements. The results show that a single camera video imager such as the PIP can succesfully be utilized for such studies. A relation retrieved for the ensemble mean snow density and median volume diameter is in general agreement with previous studies, but it is observed to vary significantly from one winter to the other. From these observations, characteristic mass-dimensional relations of snow are retrieved. For snow rates more than 0.2 mm/h, a correlation between the intercept parameter of normalized gamma PSD and median volume diameter was observed.
-
(2014)Tämä Pro gradu -tutkielma käsittelee ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälön ratkaisun olemassaolo- ja yksikäsitteisyyslausetta. Lause tullaan todistamaan topologian avulla. Tutkielman ensimmäinen ja toinen luku käsittelee topologisia peruskäsitteitä. Aluksi määritellään jono ja metrinen avaruus, jonka jälkeen tarkastellaan erilaisia jonoja kuten Cauchyn jonoja ja funktiojonoja. Eritysti ollaan kiinnostuneita suppenevista jonoista, sillä niillä on monia matemaattisesti mielenkiintoisia ominaisuuksia. Toisen luvun loppupuolella tutustutaan tutkielman kannalta tärkeään käsitteeseen täydellisyys. Täydellisyys on siinä mielessä tärkeä käsite, että sen avulla voidaan keskittää tarkastelu kaikkiin suppeneviin Cauchyn jonoihin. Kolmannessa luvussa tutustutaan käsitteeseen kiintopiste ja ennen kaikkea tarkastellaan Banachin kiintopistelausetta. Työssä esitettävä todistus lauseelle on melko suoraviivainen lasku. Lause itsessään on kuitenkin kovin mielenkiintoinen, sillä se takaa tietyn tyyppisille funktioille ratkaisun. Tutkielman kruununa on neljännessä luvussa esitettävä todistus ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälön ratkaisun olemassaolo- ja yksikäsitteisyyslauseelle. Todistuksen ideana on muokata differentiaaliyhtälöä siten, että voidaan hyödyntää Banachin kiintopistelausetta. Kun ratkaisun olemassaoloa tarkasteleva lause on saatu todistettua, tutkielmassa esitellään muutamia tapauksia, joissa olemassaololauseen antamaa tietoa on päästy hyödyntämään.
-
(2017)Derivaatta sisältyy kohtalaisen isoon osaan matematiikan opiskelua sekä lukiossa että yliopistossa. Derivaatan osaamista ja derivaattakäsityksiä onkin tutkittu vuosien varrella melko paljon. Tämän tutkimuksen tavoitteena on kuvata aineenopettajaopiskelijoiden derivaattakäsityksiä ja analysoida heidän käsitteellisiä mielikuvia derivaatasta. Tutkimuksessa haluttiin saada vastauksia siihen, mihin David Tallin teorian mukaisesta matematiikan kolmesta maailmasta opiskelijoiden derivaattakäsitykset sijoittuvat, miten heidän käsityksensä liikkuvat maailmojen välillä. Lisäksi selvitettiin mitkä Thurstonin seitsemästä derivaatan luokittelusta ilmenivät opiskelijoiden vastauksissa sekä käyttivätkö opiskelijat formaaleja vai informaaleja argumentoinnin keinoja vastauksissaan. Aineisto kerättiin Helsingin yliopiston kurssilla Johdatus matematiikan opetukseen, johon osallistuivat kaikki vuonna 2016 aloittaneet matematiikan aineenopetta jaopiskelijat. Paperisessa kyselylomakkeessa pyydettiin esitietoja sekä vastaukset neljään derivaattaa koskevaan tehtävään. Aineisto luokiteltiin ja analysoitiin laadullisin menetelmin. Tutkimusmetodina käytettiin teorialähtöistä sisällönanalyysiä. Suurin osa opiskelijoiden vastauksista sijoittuivat matematiikan kolmesta maailmasta visuaalisiin representaatioihin sekä havaintoihin perustuvaan ilmenevään maailmaan ja toisaalta matematiikan teoriaan perustuva formaali maailma jättäytyi vastauksissa hyvin vähäiselle. Myös symbolisiin proseduureihin perustuva symbolinen maailma ilmeni vastauksissa yllättävän vähän. Thurstonin luokittelusta geometrinen tapa ajatella derivaatta oli tutkittavalla ryhmällä yleisin. Tämä ei ollut yllättävää, sillä suurin osa vastauksista sijoittui muutenkin ilmenevään maailmaan. Tutkimuksen tulokset vastasivat pitkälti aikaisempien tutkimuksien tuloksia derivaattakäsityksistä. Monella opiskelijalla esimerkiksi sekoittuivat käsitteet derivaattafunktio ja funktio sekä käsitteet funktion ääriarvo ja ääriarvokohta. Lisäksi osa opiskelijoista ajatteli funktion jatkuvuuden olevan riittävä ehto derivoituvuudelle. Tutkimuksen tuloksissa näkyi myös, että opiskelijat liittävät funktion kasvavuuden vahvasti derivaattaan. Näyttäisi siis, että tutkittavilla opiskelijoilla ei ole kovinkaan eheä derivaattakäsitys. Tämä tutkimuksen perusteella voidaan ehdottaa muutoksia derivaatan opetukseen sekä lukiossa, että yliopistossa. Yliopisto-opettajien olisi hyvä tiedostaa, että hyvilläkin opiskelijoilla voi olla puutteita matematiikan peruskäsitteiden kanssa. Lisäksi opiskelijat eivät välttämättä pysty liikkumaan sujuvasti matematiikan kolmen eri maailman välillä. Siksi lukiossa ja yliopistossa derivaatan käsitteen opettamiseen tulisi sisällyttää erilaisia lähestymistapoja ja representaatioita. Tällöin voidaan edistää opiskelijan eheän derivaattakäsityksen muodostumista.
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2009)Cellulose can be used as a renewable raw material for energy production. The utilization requires degradation of cellulose into glucose, which can be done with the aid of enzymatic hydrolysis. In this thesis, various x-ray methods were used to characterize sub-micrometer changes in microcrystalline cellulose during enzymatic hydrolysis to clarify the process and factors slowering it. The methods included wide-angle x-ray scattering (WAXS), small-angle x-ray scattering (SAXS) and x-ray microtomography. In addition, the samples were studied with transmission electron microscopy (TEM). The studied samples were hydrolyzed by enzymes of the Trichoderma reesei species for 6, 24, and 75 hours, which corresponded to 31 %, 58 %, and 68 % degrees of hydrolysis, respectively. Freeze-dried hydrolysis residues were measured with WAXS, SAXS and microtomography, whereas some of them were re-wetted for the wet SAXS and TEM measurements. The microtomography measurements showed a clear decrease in particle size in scale of tens of micrometers. In all the TEM pictures similar cylindrical and partly ramified structures were observed, independent of the hydrolysis time. The SAXS results were ambiguous and partly imprecise, but showed a change in the structure of wet samples in scale of 10-30 nm. According to the WAXS results, the degrees of crystallinity and the crystal sizes remained the same. The gained results support the assumption, that the cellulosic particles are hydrolyzed mostly on their surface, since the enzymes are unable to penetrate into the nanopores of wet cellulose. The hydrolysis therefore proceeds quickly in easily accessible particles and leaves the unaccesible particles almost untouched. The structural changes observed in the SAXS measurements might correspond to slight loosening of the microfibril aggregates, which was seen only in the wet samples because of their different pore structure.
-
(2022)The study is sought to study how and if the environment has changed in eastern Finnish Lapland in a long-term perspective. Variables related to the current state of the environment, are atmospheric composition and aerosols, meteorology, and biology. The study is based on measurements from Värriö Subarctic Research station for the years 1973 to 2021. Included in atmospheric composition, are the atmospheric anthropogenic gas concentrations of CO, NOx, O3 and SO2. SO2 is also used in a proxy to estimate H2SO4 concentrations. Decreasing long-term trends are found for CO, NOx, SO2 and H2SO4. The decreasing emissions from Kola peninsula, is the cause for long-term decrease of SO2, which result in decreasing H2SO4 concentrations. Results of particle size distribution show an increasing concentration of small particles and decrease of large particles. Decline of particles leads to less NPF, CCN and will resultingly influence cloud properties. Air temperature has increased 2.38 °C and snow cover days have decreased by three weeks, between 1975 and 2021. Snow depth and precipitation show less significant changes. Heat sum have from 1981 to 2021 increased with 247 °C days, indicating more active and growing trees. Birch leave development show indications of leave burst and developed leaves to occur at earlier date, over the years 1981-2021. Grouses, shorebirds, and cavity-nesters show large inter-annual variations. Some of the bird species appears to benefit from environmental changes while others appear to have difficulty adapting.
-
(2019)The European Water Framework Directive aims at restoring all water bodies in good ecological conditions by the year 2023. For this aim, understanding the responses of these ecosystems to current and future pressures is a requisite. Lakes Hältingträsk and Storträsk are located in Östersundom, a latent developing suburban area in eastern Helsinki. Alterations to the catchment in Hältingträsk as a consequence of urbanization will likely change the conditions of the lake. Storträsk, part of Sipoonkorpi nature reserve is primarily influenced by recreational activities. Ecological status of both lakes is likely to alter under the ongoing urban development. For this reason, the reference conditions of Hältingträsk and the resilience of both lakes to human stressors must be assessed. A long term record from Hältingträsk, with special focus on the most recent section, as well as a short core from Storträsk targeting the most recent events, are analyzed for different palaeobiological and geochemical proxies. The sequence from Hältingträsk is evaluated with diatom assemblages, trace metal analyses, lithological description of sediments through loss-on-ignition and inferred chlorophyll a. For Storträsk, a high-resolution study of diatom communities and photosynthetic pigments is performed. Both sequences are framed with an age-depth model based on radiogenic dating techniques. In addition, the results are analyzed with statistical tools and fossil diatom data is used to reconstruct lake water pH. The results describe the evolution of Hältingträsk through the mid-Holocene until recent times; the diatom assemblages indicates the area was part of Ancylus Lake and, later of Litorina Sea, and that it was isolated from the Baltic Basin at 6500 cal BP. This is supported by the high concentrations of Fe and Mn, showing the presence of metallic nodules common in marine environments. The change in sediments and the predominance of fragilarioid diatoms, display the succession of the lake (from gloe to flada). Afterwards, the ontogeny of the lake and the development of surrounding peat bog can be tracked with changes in the diatom community and decrease in heavy metals concentrations. The reconstructed pH reveals that Hältingträsk is a naturally acidic lake. Furthermore, signals of agricultural activities and industrialization are recorded in the area, as well as their development, is recorded through shifts in the diatom community and the oscillation of trace metals of both local (Cu, Ni and V) and long (Pb, Zn and Cd) transport. Finally, climatic anomalies such as the Little Ice Age and current climate warming are imprinted in the diatom assemblages and the photosynthetic pigments. The high resolution of subsampling from Storträsk displayed little variation. The faint changes could be attributed to CaCO3 treatment, fish introduction or recent climate warming. However, discern the influence of each of these stressors was not possible.
-
(2019)Ferromanganese concretions are commonly found in the Gulf of Finland forming in different sizes and shapes. The concretions are formed in various environments, where known factors contributing to their formation are e.g. the redox properties of the local environment, quality of the seabed associated with the concretions and bottom currents. Ferromanganese concretions are formed by natural geochemical processes, catalyzed by micro-organisms, e.g. archaea and bacteria. The materials of this study were based on altogether 200 samples consisting of sample descriptions, underwater photographs and videos from the northern Gulf of Finland provided by GTK. Environmental variables used in this study were water depth, sediments associated with the concretions, seabed structure type, slope, roughness, distance to coast and distance to river, surface wave exposure, bottom wave exposure and bottom current velocity (m/s). The concretions were categorized into different groups, their distribution was illustrated on a map and environmental variables were used to determine which factors contribute to their formation and to elucidate the characteristics of the environments where each concretion type is formed. Discoidal concretions were the most common concretion type in the study area indicating that the environment of the northern Gulf of Finland is most suitable for these concretions. Discoidal concretions were most commonly found on crests which was also the dominant seabed structure type in the study area. The results show that each concretion type is formed in an environment where certain environmental factors are commonly present. Spheroidal concretions (2–7 mm) were practically missing in the study area which is likely linked to the quality of the seabed and availability of Mn. Buckshot concretions were commonly found in the proximity of the coast, in calm, sheltered and heterogenic environments. Discoidal concretions were found to form in high energy and dynamic environments. The occurrence of crust concretions is likely linked to (high) water depth, relatively high bottom currents and clayey sediments. Irregular and spheroidal concretions (20–600 mm) represent most likely transient or irregular forms of spheroidal concretions forming in unstable conditions. The economic interest towards ferromanganese concretions is likely to grow in the future. The high geodiversity of the seabed in the northern Gulf of Finland is possibly linked to the abundance and diversity of ferromanganese concretions however their ecological significance to the ecosystem is not yet fully understood.
-
(2020)The aim of the thesis was to study enzymatic treatment as a way to modify paper grade pulp to be a suitable raw material for the future textile industry. Wood as a raw material is an environmentally friendly option for textile production but its sustainable exploitation is not easy. Currently, ionic liquids are assumed to enable a safe and sustainable process for the production of wood-based regenerated fibres. These processes commonly use dissolving pulp as their raw material but replacing dissolving pulp with a paper grade kraft pulp would decrease environmental impact and production expenses. In this work, molar mass distribution of softwood paper grade kraft pulp was selectively modified using enzymes. Enzymes were utilized instead of acids because of their favourable abilities to selectively modify targeted polymers and to increase fibre porosity. Enzymatic modifications of softwood kraft pulp were performed to decrease degree of polymerization of cellulose and lower the quantity of hemicellulose. Hydrolysis of cellulose was catalysed with endo-1,4-β-glucanase (endoglucanase) and hemicellulose was degraded using endo-1,4-β-mannanase and endo-1,4-β-xylanase. The treatments were carried out both at high (20%) and low (3%) pulp consistency to examine the synergistic effect of enzymatic and mechanical action arising in the high consistency treatment. Additionally, influence of different enzyme combinations on the pulp properties was studied. The modified pulp samples were characterized by determining intrinsic viscosity, molar mass distribution, yield loss, and its composition. The fibres were imaged with light microscopy. The degree of polymerization of the pulp cellulose was successfully decreased with a relatively small endoglucanase dose. The amount of hemicellulose was reduced by removing 11% of the total galactoglucomannan and 40% of the total arabinoglucuronoxylan. The high consistency treatments decreased intrinsic viscosity 1.9 times more on average than the low consistency treatments. The high consistency treatments were effective with low enzyme doses, easy to control, and reliably repeated. Therefore, enzymatic pulp treatment at high consistency seems to be a compatible way to modify paper grade kraft pulp to suitable raw material for textile production. Further studies related to pulp dissolution in ionic liquids, fibre spinning, and fibre regeneration should be concluded to confirm applicability of the modified fibres.
-
(2020)Tämän tutkielman päätavoitteena on esitellä Monskyn lause ja sen todistamisessa tarvittavat työkalut. Monskyn lause toteaa, ettei neliötä voida osittaa parittomaan määrään kolmioita, joilla on keskenään sama pinta-ala. Tutkielma alkaa kategoriateorian kontekstista, jossa raja ja koraja voidaan määritellä universaaliobjekteina mielivaltaisessa kategoriassa. Ensin on tutustuttava muun muassa kategorian, funktorin ja luonnollisen muunnoksen käsitteisiin. Lopuksi tarkastellaan rajan ja korajan tärkeitä erikoistapauksia. Kolmannessa luvussa määritellään p-adiset kokonaisluvut renkaiden kategorian rajakonstruktiona. Tämän osamääräkuntana saadaan p-adisten lukujen kunta, jonka laskutoimituksiin tutustutaan esimerkkien avulla. Neljäs luku keskittyy epäarkhimedisiin itseisarvoihin, valuaatioihin ja erityisesti p-adiseen valuaatioon. Viidennessä luvussa tarkastellaan valuaatiorenkaita ja niiden yhteyttä kunnan valuaatioon. Keskeisimpinä tuloksina todistetaan Zornin lemma ja siihen nojautuva Chevalleyn lause, josta seuraa, että kunnan valuaatio voidaan aina laajentaa ylikuntaan. Seuraavassa luvussa tätä tulosta sovelletaan 2-adiseen valuaatioon. Viimeisessä luvussa esitellään Spernerin lemma ja sen yleistys, jotka vastaavat Monskyn lauseen todistuksen kombinatorista osuutta. Taso väritetään sen jälkeen kolmella eri värillä siten, että pisteiden värit määräytyvät niiden koordinaattien 2-adisista valuaatioista. Värityksen ominaisuuksista ja Spernerin lemmasta seuraa, että neliön tasaosituksessa on oltava parillinen määrä kolmioita. Lopuksi esitellään Monskyn lauseen yleistyksiä muille monikulmioille ja n-ulotteisille kappaleille.
-
(2013)Tutkielma koostuu epäeuklidista geometriaa käsittelevästä oppimateriaalista. Vaatimustasoltaan materiaali sopii lukiolaisille ja sen on tarkoitus syventää lukion pakollisen geometrian kurssin tietoja. Oppimateriaalia voisi hyödyntää syventävänä materiaalina pakollisen kurssin yhteydessä, jonka pääpaino on enemmän pinta-alojen, tilavuuksien ja kulmien laskemisessa. Materiaalissa lähdetään liikkeelle matemaattisesta todistamisesta ja geometrian peruskäsitteistä, joiden jälkeen edetään Eukleideen aksioomiin ja hyperboliseen sekä elliptiseen geometriaan. Materiaali sisältää myös eritasoisia tehtäviä ratkaisuineen opiskelua tukemaan. Epäeuklidisilla geometrioilla on ollut suuri merkitys muun muassa Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian synnyssä. Lisäksi epäeuklidisilla geometrioilla on myös runsaasti käytännön sovelluksia. Materiaali täydentää opetussuunnitelman yleisiä tavoitteita opettamalla ymmärtämään matemaattisen tiedon loogista, aksioomiin perustuvaa rakennetta. David Tall painottaa matematiikan opiskelussa henkisen ja fyysisen maailman yhteyttä. Epäeuklidisen geometrian opiskelu täydentää opiskelijan ilmenevää fyysistä kolmiulotteista maailmaa ja sen lainalaisuuksia niiltä osin, joilta kaksiulotteinen Euklidinen tasogeometria ei niitä selitä. Koulussa opiskeltava geometria perustuu Eukleides Aleksandrialaisen (n. 300 eKr.) teoksessa Alkeet julkaisemiin viiteen aksioomaan. Viidettä aksioomaa eli paralleeliaksioomaa yritettiin kahden tuhannen vuoden ajan todistaa riippumattomaksi muista aksioomista. Todistusyritykset eivät onnistuneet, mutta ne loivat pohjan epäeuklidisten geometrioiden kehittymiselle. Paralleeliaksiooma tunnetaan nykyään John Playfairin mukaan muodossa 'Suoran ulkopuolella olevan pisteen kautta kulkee tarkalleen yksi tämän suoran suuntainen suora.' Epäeuklidisissa geometrioissa paralleeliaksiooma korvataan sen negaatiolla. Hyperbolisessa geometriassa yhdensuuntaisia suoria voidaan muodostaa enemmän kuin yksi. Elliptisessä geometriassa yhdensuuntaisia suoria ei sen sijaan ole lainkaan. Muutkin Euklidisen geometrian teoriat poikkeavat epäeuklidisissa geometrioissa. Hyperbolisessa geometriassa kolmion kulmien summa on aina alle 180 astetta ja elliptisessä geometriassa aina yli 180 astetta. Kummassakaan geometriassa ei lisäksi ole pelkästään yhdenmuotoisia kolmioita, vaan jokainen yhdenmuotoinen kolmio on myös yhtenevä.
-
(2013)Tässä tutkielmassa tarkastelemme kosmista inflaatiota, jolla tarkoitetaan lyhyttä kiihtyvän laajenemisen ajanjaksoa varhaisessa maailmankaikkeudessa. Inflaatiosta on viimeisen 20 vuoden aikana muodostunut vallitseva paradigma maailmankaikkeuden rakenteiden synnyn selittäjänä. Kosmisen inflaation uskotaan saaneen alkunsa ja myös päättyneen inflatoniksi nimetyn skalaarikentän energiatiheyden vaikutuksesta. Tarkastelemme tilannetta, jossa inflaation jälkeen inflatonikenttä hajosi säteilyksi tuottaen tilanteen, jossa kaksi ainekomponenttia, säteily ja inflaation aikana energiatiheydeltään pienenä pysytellyt toinen skalaarikenttä, kurvatoni, alkoivat kilpailla maailmankaikkeuden energiatiheysbudjetista. Kurvatonin kasvattaessa energiatiheyttään suhteessa säteilyyn syntyi tilanne, jossa aika-avaruuteen alkoi syntyä alati kasvavia kaarevuusperturbaatioita. Tämä johti maailmankaikkeuteen muodostuvien tiheyserojen kasvuun, jolloin aine romahti kasaan ja muodosti paikallisesti gravitaation sitoman systeemin. Näin perturbaatiot alkoivat synnyttää maailmankaikkeuden suuren skaalan rakennetta ja jättivät jälkensä myös aineen ja säteilyn irtikytkeytyessä syntyneeseen kosmiseen mikroaaltotaustasäteilyyn. Tässä tutkielmassa kuitenkin paneudumme inflaation aikana ja välittömästi sen jälkeen syntyneiden kaarevuusperturbaatioiden syntymekanismeihin pikemmin kuin niiden dynamiikkaan ja vaikutuksiin myöhemmässä maailmankaikkeudessa. Usein syntyneiden kaarevuusperturbaatioiden jakauma eroaa gaussisesta tapauksesta. Yksinkertaisimmassa tapauksessa epägaussista jakaumaa karakterisoidaan ensimmäisen ja toisen kertaluvun epälineaarisuusparametrein, joilla saattaa olla näkyvät seurauksensa paitsi kosmisessa mikroaaltotaustasäteilyssä havaittavissa lämpötilavaihteluissa, myös suuren skaalan rakenteessa. Eri inflaatiomallien kannalta syntyvän epägaussisuuden määrä on olennainen malleja erottava tekijä. Laajennamme tarkastelumme toiseen kertalukuun, sillä tietyn tyyppisessä kurvatonimallissa tämä voi karakterisoida syntyvän epägaussisuuden määrää paremmin kuin ensimmäisen asteen epägaussisuus. Tutkielmassa käymme läpi inflaatioskenaarion teoreettisen perustan, esittelemme kurvatonimallin ja sen päätulokset kosmologista perturbaatioteoriaa käyttäen, tarkastelemme yksityiskohtaisesti gaussisuutta ja epägaussisuutta, johdamme delta-N-formalismia hyväksikäyttäen yhtälöt kaarevuusperturbaation lausekkeessa esiintyville ensimmäisen ja toisen kertaluvun epälineaarisuusparametreille, sekä tarkastelemme kurvatonimallin tuottamaa ensimmäisen ja toisen asteen epägaussisuutta tapauksessa, jossa kurvatonikentän potentiaali ei ole pelkästään kvadraattista muotoa, vaan sisältää myös pieniä itseisvuorovaikutuksia.
-
(2020)A self-driving car must be able to observe and predict behavior of other road users in the environment where the states are only partly observable. Sensor data provides accurate identification of type, location, speed, and orientation of other road users, but predicting their intentions is difficult for artificial intelligence. The problem can be solved with partially observable Markov decision process (POMDP), which provides mathematical framework for decision making in uncertain situations. Nevertheless, the challenge for POMDP is real-time computation. Solving POMDP is mathematically intractable, therefore, POMDP solvers are used for approximations that are sufficiently accurate. Additionally, scalability for adequate number of other road users is challenging for many POMDP solvers. This master thesis is a literature survey in which four research papers are analyzed. The research papers provide solution for uncertainty in self driving cars decision making using POMDP with different solver algorithms in intersection and crosswalk scenarios.
-
(2017)The aim of this project is to investigate the hydra effect occurring in a population infected by a disease. First, I will explain what exactly the hydra effect is. Intuitively, higher mortality rate applied to a population will decrease the size of that population, but this is not always the case. Under some circumstances the population size might increase with higher mortality, causing the phenomenon called by Abrams and Matsuda (2005) the 'hydra effect', after the mythological beast, who grew two heads in place of one removed. Abrams (2009) lists in a few mechanisms underlying the hydra effect from which the one I will focus onis a temporal separation of mortality and density dependence. Most work on the hydra effect involved explicit increase of a death rate, for example by harvesting. The idea of this thesis is to investigate the existence of the hydra effect due to mortality increased not explicitly, but through a lethal disease. Such an approach has not been shown in any published work so far. Instead of harvesting, we will have a virulence, the disease-induced mortality. In this project, I fi rst briefly explain some theory underlying my model. In chapter 2 I look at disease-free population and bifurcation analysis when varying the birth rate. In chapter 3 I propose the model and continue with population dynamics analysis. I look at bifurcations of equilibria when varying birth rate, virulence and transmission rate. Then in section 3.4 I investigate whether it is possible to observe the hydra effect if there exists a trade-off between virulence and transmission rate, and derive a condition for transcritical and fold bifurcation to occur. In chapter 4 I focus on evolution of traits. First I study evolution of the pathogen, assuming the same trade-off as earlier. Finally I look at evolution of host's traits, immunity and birth rate, using Adaptive Dynamics framework (Geritz et al. 1998). I compare two possible trade-off functions and show that with a concave trade-off, the host will evolve to getting rid of the disease despite increasing its immunity.
-
(2013)The research question in this thesis concerns how well can epileptic seizures be detected using a single triaxial accelerometer attached to the wrist. This work was done in collaboration with Vivago Oy, who provided the watch that is capable of recording accelerometer data, and HUS, the Hospital District of Helsinki and Uusimaa. HUS provided the real world epilepsy datasets consisting of several days worth of data recorded by several epilepsy patients. The research problem was divided into three subproblems: feature extraction, sensor fusion, and activity classification. For feature extraction, the original accelerometer signal is divided into 5s long windows and discrete cosine transform (DCT) is applied to each axis so that periodic components are detected, also removing the effect of gravity vector and compressing the signal. Next, the DCT features of each axis are combined and principal component analysis (PCA) is applied, further compressing the signal. At this step the PCA theorem is also proven. After DCT and PCA steps, the need to consider for different orientations of the accelerometer is effectively eliminated. The last step is the classification of the signal into a seizure or non-seizure by using a support vector machine (SVM) classifier on the features produced by PCA. The combined model is referred to as the DPS model (DCT-PCA-SVM). The experiments were run on two kinds of datasets: artificial datasets recorded by three test subjects and the epilepsy datasets. The principal reason for recording artificial datasets was that the labeling of the seizures in the epilepsy dataset was practically impossible to match to the accelerometer data, rendering the supervised training phase for any model impossible. The artificial datasets were created so that one test subject produced the training set, recording data of ordinary daily activities and labeling these activities as non seizures, and then imitating a seizure and labeling this as a seizure. The second test subject recorded the daily activities, including potential false positives such as brushing teeth and washing hands, and imitating a seizure several times during this period. This validation set was then used for fine-tuning the DPS model parameters so that all of the seizures were detected along with as few false positives as possible. Third test subject recorded the test set, including 13 imitated seizures, to test the DPS model's ability to generalize on new and previously unseen data. The conclusion is that for the artificial test set, 12 out of 13, or 92%, of seizures were detected along with a reasonably low number of false positives. For the epilepsy dataset the results are inconclusive, due to not being able to utilize any part of it as a training set, but there are reasonable indications that at least some real seizures were detected. In order to verify the results, the DPS model would need to be trained on a larger and better labeled real world epilepsy dataset.
-
(2015)Interactions and mergers play important roles in the evolution of galaxies. In this Master's thesis I have studied some basic properties of merging galaxies using numerical simulations. I have created initial conditions for equal-mass disk galaxy mergers and run the simulations using the numerical simulation codes GADGET-3 and its recently updated version SPHGal. In this Thesis I have also reviewed the basic physics modeled by GADGET-3 and the differences between the astrophysical subresolution models in the standard GADGET-3 and SPHGal versions of the code. The aim of the Thesis was to see how different initial conditions affect the mergers of disk galaxies, and how the updated astrophysics affect the properties of the mergers. The simulations were run on the supercomputer Sisu and the supercluster Taito at CSC, the Finnish IT Center for Science. From the results of the simulations I have studied the effect of having a dark matter halo with either an NFW density profile or a Hernquist density profile. Four observed mergers were succesfully reproduced with NFW profiles using position and velocity maps, and then compared to their Hernquist profile analogues. By comparing the results of the mergers between galaxies with the two types of haloes, I found that the steeper gravitational potentials of the NFW haloes produced more prominent tidal tails than the Hernquist haloes. The more compact morphology of the disks within the Hernquist haloes before the final coalescence enabled also faster coalescence times in the Hernquist halo mergers. As expected, the NFW halo mergers experienced slower orbital decay, were more violent, experienced higher star formation rates and produced thus 2-17% more new stars than the Hernquist halo mergers. In the Thesis I have also studied the effect of the updated subresolution models on the star formation process in the merging galaxies. The star formation in the standard GADGET-3 is self-regulated, whereas the star formation in SPHGal is regulated by detailed feedback processes. The star formation rates vary both spatially and on much shorter time scales in the SPHGal compared to the analogous simulations with the standard GADGET-3. I analyzed also the metal yields in the merger remnants of the Antennae galaxies, and found a metallicity gradient within the inner 2 kpc from the center of mass of the remnant. A gradient was also present in the oxygen abundance of the remnants, following the fact that the metallicity was dominated by the abundance of oxygen. Gradients in the inner regions of the merger remnants are to be expected, since star formation is most active in the central regions of the remnant.
-
(2022)Organized sports for children provide important health benefits continuing also later in life and are highly segregated based on gender. Having opportunities of organized physical activities within reasonable travel times has been shown to have an effect in participation of sports. In this thesis few of the most popular sports for each gender; dance, horse riding, floorball and football were chosen and the service level of the facilities providing organized sport activities in the age group of 7- to 12-year-olds were analysed in the Helsinki Metropolitan Area. Special interest lied in how equally these services can be reached with different travel modes in reasonable travel times also in relation to spatial socioeconomic differences. As the research on the topic has been inconsistent and sparse, this thesis contributes to the research field with comprehensive outlook on equality considerations and a seldomly used perspective of children’s sports facility accessibility focused on provided services. The methods used included identifying locations used by children in the chosen sports, analysing travel times to these locations with the Helsinki Region Travel Time Matrix and comparing the resulting spatial accessibility conditions to a sum index of disadvantage calculated from a population grid database. This comparison was done through a Student’s t-test and testing of local bivariate relationships. Generally, the results indicated quite similar spatial patterns and good spatial accessibility conditions in floorball, football and dance when it comes to travel times to closest facilities. The horse riding facilities were located in more remote areas and were significantly fewer which resulted in longer travel times. Overall, most children reached their closest floorball, football or dance facilities within 15 minutes of biking, public transport or car travel times. Biking travel times were found to be shorter than public transportation travel times while private car provided the shortest travel times. The t-test revealed many statistically significant relationships indicating difference in travel times in the most and least disadvantaged quintile areas of the sum index of disadvantage. In these results, travel times especially in football were found to be shorter in more disadvantaged areas. This was the direction of the findings also in floorball and dance. Horse riding travel times were longer in most disadvantaged areas. The bivariate relationship tools revealed variation in the local relationships between the travel times and the sum index. In conclusion, due to travel times being of reasonable length considerable inequalities in the spatial accessibility conditions were not found, although horse riding facilities indicated some inequalities.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2004)
-
(2022)This thesis studies equilibrium in a continuous-time overlapping generations (OLG) model. OLG models are used in economics to study the effect of demographics and life-cycle behavior on macroeconomic variables such as the interest rate and aggregate investment. These models are typically set in discrete time but continuous-time versions have also received attention recently for their desirable properties. Competitive equilibrium in a continuous-time OLG model can be represented as a solution to an integral equation. This equation is linear in the special case of logarithmic utility function. This thesis provides the necessary and sufficient conditions under which the linear equation is a convolution type integral equation and derives a distributional solution using Fourier transform. We also show that the operator norm of the integral operator is not generally less than one. Hence, the equation cannot be solved using Neumann series. However, in a special case the distributional solution is characterized by a geometric series on the Fourier side when the operator norm is equal to one.
-
(2014)Oletetaan heti aluksi tilanne, jossa sijoittaja tekee sopimuksen, joka velvoittaa hänet maksamaan tietyn rahasumman X(w) sovittuna tulevaisuuden ajankohtana tilan w toteutuessa. Kyseessä voi olla esimerkiksi sijoittajan myymä Eurooppalainen osto-optio. Tällöin myyjän tavoitteena on muodostaa strategian siten, että salkun arvo vastaa osto-option hintaa X maksuhetkellä. Näin sijoittaja pyrkii suojautumaan sopimukseen liittyvien riskien aiheuttamilta mahdollisilta tappiolta. Riskiä voidaan kuitenkin mitata eri tavoin ja suojausmenetelmän valintakin on oma prosessinsa. Tässä tutkielmassa keskitytään keskineliöpoikkeaman minimointiin perustuvaan suojausmenetelmään, joka on dynaaminen suojausmenetelmä ja omaa tämän vuoksi mielenkiintoisia taipumuksia. Näistä tärkein on tappioiden ja voittojen symmetrinen kuvaustapa, joka tarkoittaa että kummastakin rangaistaan. Tuloksien saamiseksi keskineliöpoikkeaman minimointiin perustuvan suojauksen tehokkuudesta ja käytännöllisyydestä, tarkastellaan tutkielmassa sen toimivuutta sijoitussidonnaisille vakuutuksille. Kyseessä on siis henkivakuutus, jossa vakuutussäästön kehitys on sidottu tiettyjen ulkoisten instrumentien, kuten sijoitusrahastojen, kehitykseen. Tällöin vakuutuksenottaja joutuu kantamaan riskin instrumenttien mahdollisista epämieluisista arvonmuutoksista. Tutkielmassa kuitenkin keskitytään tutkimaan tilannetta, jossa koitetaan minimoida riskiä vakuutusyhtiön kannalta. Pyrkimyksenä on siis analysoida yhdeltä kantilta sijoitussidonnaisten vakuutusten suojausta otettaessa huomioon vakuuttajalle muodostuvat riskit sekä vakuutettujen elinajoista, että markkinoiden muutoksista. Ensimmäisessä kappaleessa keskitytään luomaan markkinamalli, jonka puitteissa toimitaan koko tutkielman läpi. Tämän lisäksi alustuksessa käydään läpi muutamia tärkeitä käsitteitä ja määritelmiä, jotka ovat hyödyllisiä tutkielman seuraamisen ja etenemisen kannalta. Toisessa kappaleessa paneudutaan tutkielmassa pääasiassa käsiteltävään suojausmalliin, eli keskineliöpoikkeaman minimointiin perustuvaan suojaukseen. Kappaleessa käydään läpi, miten tämä suojausmetodi vaikuttaa suojaajan pääomaan ja sijoituspäätöksiin neljässä yleisessä skenaariossa, joissa vaihdellaan riskillisten arvopapereiden määrää ja vaateen takaisin maksuhetkeä. Kolmannessa kappaleessa käydään lyhyesti läpi henkivakuutusmatematiikkaa, jota sijoitussidonnaisten vakuutusten tarkastatelu vaatii. Tämän jälkeen neljännessä kappaleessa päästään itseasiaan, eli sijoitussidonnaisten vakuutusten suojaukseen keskineliöpoikkeman minimointiin perustuvalla suojauksella. Tulosten saamiseksi käytetään vastametodina T. Möllerin väitöskirjan ensimmäisen kappaleen esimerkissä käytettyä kokonaiskustannusten varianssin minimointia.
Now showing items 990-1009 of 4203