Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Browsing by Title

Sort by: Order: Results:

  • Koskinen, Paavo (Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2011)
    Algoritmien suoritusajasta kuluu usein merkittävä osa datan siirtelyyn muistihierarkian kerrosten välillä. Ongelma korostuu hakurakenteilla, sillä ne käsittelevät suuria datamääriä. Työn päämääränä on selvittää muistisiirtojen minimoinnilla saavutettavat käytännön edut hakupuiden tapauksessa. Toinen päämäärä on kartoittaa ideaalisen välimuistin malliin perustuvien parametrittomien hakupuiden etuja ja heikkouksia ulkoisen muistin malliin perustuviin parametrillisiin hakupuihin nähden. Parametrittomuus tarkoittaa, ettei algoritmi tiedä käytetyn suunnittelumallin parametreja, kuten välimuistin kokoa. Staattisista hakupuista tarkastellaan leveyssuuntaiseen järjestykseen, esijärjestykseen ja van Emde Boas -järjestykseen tallennettuja binäärihakupuita sekä staattista B-puuta. Dynaamisista hakupuista käsitellään B+-puuta sekä parametritonta B-puuta, COB-puuta. Sekä parametrittomat että parametrilliset hakupuut pyrkivät minimoimaan vaadittavaa muistisiirtojen määrää parantamalla laskennan paikallisuutta. Käsiteltävien hakupuiden käytännön nopeutta testataan monipuolisesti. Saatujen tulosten nojalla sekä staattiset että dynaamiset parametrittomat hakupuut pärjäävät satunnaisoperaatioiden nopeudessa vastaaville parametrillisille hakupuille. Ne jäävät kuitenkin jonkin verran jälkeen perättäisoperaatioita suoritettaessa.
  • Pavlič, Aja Ana (2018)
    Carbamates have been an attractive topic for a long time. Due to their wide range of applications, especially in agriculture, medicine and pharmacy. Three general synthesis methods have been in use, i.e. via phosgene, via isocyanate and the reaction with carbon dioxide. Since the first two processes include highly toxic phosgene and slightly less toxic isocyanate, they are less preferable. Recently, the interest has grown towards reaction with CO2, due to its nontoxicity and environmentally safer use. The focus of this thesis was a preparation of N-aryl carbamates through halide-free pathway. The optimization reactions were done in two steps under catalytic conditions with several different parameters, such as temperature, catalysts and time of reaction. The first step represents a reaction between carbonate and aromatic amine, forming a carbamate intermediate under nucleophilic conditions. In the second step, the intermediate reacts further with an alcohol to form the final carbamate product under basic conditions. Usual waste in the carbamate synthesis via phosgene are ammonia, halide acids or other alkyl halides. Due to their toxicity and harmful environmental effects, they represent a group of compounds that are not desirable to obtain from the reactions. Since the introduced procedure avoids the usual formation of toxic halide acids as the main waste product, and forming trifluoroethanol (TFE) instead, it represents an environmentally friendlier method. In the experimental section, various optimization steps are studied for the syntheses of intermediate and product. The obtained results are not examined only qualitatively, but also quantitatively. Therefore, intermediate and product yields were analysed by GC-MS analytical method, 1H NMR, 13C NMR and FT-IR spectra.
  • Rissanen, Matti (Helsingfors universitetUniversity of HelsinkiHelsingin yliopisto, 2007)
  • Lindholm, Tanja (2010)
    Object of this reseach is geochemical characterization of Häme diabase dyke swarm. The analysed dyke (n=42) samples were collected using a hammer. The chemical analysis were performed at Helsinki University for major and some trace elements using XRF analyser and at GeoLab, Washington University for lanthanides and trace elements using ICPMS analyser. The reseach area is situated in the east 35 km north from Tampere and in the west the area of Heinola city. The age of Häme dike swarm is ~1.6 Ga, which is also the age of nearby rapakivi inturions in the area. The Häme dike swarm cuts sharply 1.9 Ga svecofennian bedrock. The Häme swarm has been divided into two sets of dykes based on different strikes, compositional features and in age. One of the sets strikes WNW and the other one NW. Häme dyke swarm resembles continental flood basalts. They are relatively alkaline ironrich continental quartz and olivine tholeiites. Main minerals are olivine, pyroxenes and plagioclase. Their TiO2 (1,4–3,3 p. %), P2O5 (0,4–1,1 p. %), Fe2O3 (12,3–16,6 p. %) and Al2O3 (12,9–18,6 p. %) contents are relatively high and MgO (3,4–5,9 p. %) and CaO (6,2–8,7 p. %) contents are relatively low. The abundances of incompatible trace elements are high and they show LREEenriched REEpatterns, also their Ni and Cr contents are relatively low. In Spider diagram you can see negative Eu, Nb and Ti anomalies in and positive Pb anomaly. Geochemical data doesn’t correlate with two different strike sets and dykes have no correlation with their geographical settings.
  • Lappalainen, Sasu (2015)
    Työssä esitetään ja todistetaan eräitä keskeisimpiä perustuloksia Hamiltonin kuluille ja kierroksille verkkoteoriassa, sekä käsitellään lyhyesti shakkipelin ratsun marssien historiaa. Riittävistä ehdoista Hamiltonin kulun olemassaololle esitetään todistukset mm. Diracin, Oren ja Bondyn-Chvátalin lauseelle. Näiden lauseiden todistukset perustuvat verkon pisteiden asteiden ominaisuuksiin. Tämän lisäksi tarkastellaan ehtoa, joka perustuu verkon pisteiden naapurustojen kokoon. Välttämättömästä ehdosta Hamiltonin kierrokselle esitellään Grinbergin kaava tasoverkoille.
  • Pohjonen, Kaisa (2012)
    Tässä tutkielmassa tarkastellaan, voidaanko määrätyn ryhmän alkiot esittää määrättyjen virittäjäalkioiden avulla ketjuna, joka sisältää kaikki ryhmän alkiot täsmälleen kerran, alkaa ja päättyy samaan alkioon ja jossa alkiosta toiseen siirrytään virittäjää pitkin. Kysymyksellä on yhteyksiä klassisiin peleihin (ratsun kierto shakkilaudalla) sekä esimerkiksi perinteiseen englantilaiseen tapaan soittaa kirkonkelloja (change ringing). Ongelman matemaattisessa muotoilussa käytetään Cayley-verkkoja. Ryhmä G ja sen virittäjistö S määräävät Cayley-verkon Cay(S:G), jonka solmut ovat ryhmän alkiot ja jossa solmujen x ja xs välillä on särmä, kun s ∈ S. Tällöin haluttu alkioketju muodostaa verkkoon Hamiltonin syklin. Työssä käsitellään sekä suunnattuja että suuntaamattomia Cayley-verkkoja. Työn käsittelytapa on verkoista huolimatta ryhmäteoreettinen. Tutkielmassa käydään läpi tarvittavia ryhmä- ja verkkoteoreettisia esitietoja sekä todistetaan Hamiltonin syklien olemassaolo eräiden tulo- ja Abelin ryhmien Cayley-verkoille. Työ huipentuu Dave Witten vuonna 1986 todistamaan tulokseen, että p-ryhmien Cayley-verkoissa on aina Hamiltonin sykli, riippumatta valitusta virittäjistöstä.
  • Skourat, Nikita (2017)
    This thesis presents the theory of Hamilton-Jacobi equations. It is first shown how the equation is derived from the Lagrangian mechanics, then the traditional methods for searching for the solution are presented, where the Hopf-Lax formula along with the appropriate notion of the weak solution is defined. Later the flaws of this approach are remarked and the new notion of viscosity solutions is introduced in connection with Hamilton-Jacobi equation. The important properties of the viscosity solution, such as consistency with the classical solution and the stability are proved. The introduction into the control theory is presented, in which the Hamilton-Jacobi-Bellman equation is introduced along with the existence theorem. Finally multiple numerical methods are introduced and aligned with the theory of viscosity solutions. The knowledge of the theory of partial differential analysis, calculus and real analysis will be helpful.
  • Säilynoja, Teemu (2017)
    Työssä esitellään moniulotteisten osittaisdifferentiaaliyhtälöiden alkuarvo-ongelmia. Erityisesti keskitytään Hamilton-Jacobi -yhtälöihin, sekä yhden tilamuuttujan säilyvyyslakeihin. Näitä yhtälöitä kohdataan usein mallinnettaessa fysikaalisten systeemien käyttäytymistä matemaattisesti, eikä yhtälöille ole välttämättä ratkaisua perinteisessä mielessä. Työn tavoitteena onkin esitellä ensin karakteristisena menetelmänä tunnettu ratkaisukeino, jossa osittaisdifferentiaaliyhtälö muunnetaan systeemiksi tavallisia differentiaaliyhtälöitä. Näiden tavallisten differentiaaliyhtälöiden ratkaisujen avulla voidaan määrittää alkuperäisen ongelman ratkaisu, ainakin tutkittavan alueen reunan läheisyydessä. Seuraavaksi nostetaan esille karakteristisen menetelmän puutteita. Kuten säilyvyyslakeihin liittyvistä esimerkeistä havaitaan, menetelmä ei pysty tarjoamaan joillekin alkuarvotehtäville jatkuvaa, eikä siten differentioituvaa ratkaisua. Joissakin tapauksissa menetelmän antama tieto ratkaisusta ei puolestaan riitä kattamaan koko ratkaisun haluttua määrittelyjoukkoa. On kuitenkin mahdollista määrittää alkuarvo-ongelman integraaliratkaisu, rajoitettu funktio, jolla on sileällä kompaktikantajaisella testifunktiolla kerrottaessa tutkittavan osittaisdifferentiaaliyhtälön ratkaisua muistuttavia ominaisuuksia. Annettuun ongelmaan ei kuitenkaan välttämättä ole aina yksikäsitteistä integraaliratkaisua, eikä osa integraaliratkaisun määritelmän toteuttavista funktioista tarjoa fysiikan ongelmista johdettuihin yhtälöihin mielekästä ratkaisua. Nopeasti havaitaan, että osa näistä epätoivotuista ratkaisuista saadaan karsittua vaatimalla integraaliratkaisulta tiettyjen entropiaehtojen täyttämistä. Haluamme kuitenkin tarjota riittävät ehdot yksikäsitteisen, entropiaehdot toteuttavan ratkaisun löytämiseksi. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi työssä esitellään variaatiolaskennan perusteita ja Hopf-Lax -kaavan johtaminen Hamilton-Jacobi -yhtälöistä. Hopf-Lax -kaavan antamien integraaliratkaisujen avulla Hamilton-Jacobi -yhtälöille voidaan määritellä niin kutsuttu heikko ratkaisu. Lopuksi Hamilton-Jacobi -yhtälöiden heikkojen ratkaisujen määrittämiseksi esiteltyä teoriaa voidaan käyttää antamaan säilyvyyslakien alkuarvotehtäville entropiaehto, joka takaa ratkaisujen yksikäsitteisyyden nollamittaista joukkoa lukuunottamatta koko halutussa määrittelyjoukossa. Hamilton-Jacobi -yhtälöiden ja Hopf-Lax -kaavan avulla voidaan johtaa Lax-Oleinik -kaava, joka antaa sopivissa tapauksissa alkuarvo-ongelman entropiaratkaisun.
  • Kelaranta, Anna (Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2011)
    Tavanomaisten hammasröntgenlaitteiden säteilyannoksia valvotaan postitettavien testipakettien ja paikan päällä tehtävien tarkastusten avulla. Säteilyannoksen valvontaan käytetään termoluminesenssidosimetrejä (Thermoluminescence Dosimetry, TLD). Dosimetreissä on TL-materiaalista valmistettuja loistekiteitä, joihin absorboitunut säteilyenergia vapautuu valona materiaalia lämmitettäessä. Prosessissa vapautuvan valon intensiteetti on suoraan verrannollinen absorboituneeseen säteilyannokseen. TLD:llä mitataan rekisteröityjen intraoraalilaitteiden tuottamaa säteilyannosta potilaan posken kohdalla. Säteilyturvakeskus (STUK) ylläpitää rekisteriä ilmoitusvelvollisuuden alaisista hammasröntgenlaitteista. Nyt hammaslaiterekisteriä ollaan uudistamassa siten, että TLD-mittaustulosten käsittely ja annoslaskenta siirtyvät rekisteristä WinTLD-laskentaohjelmaan, jossa on kaikki tarvittavat parametrit annoksen laskemiseksi. Tässä työssä TLD-mittausjärjestelmän kalibrointituloksia analysoitiin vuosilta 1996-2011 ja määritettiin uudelleen laskennassa käytetty energiakorjauskerroin, joka on osa tulevaa WinTLD-konfigurointia. Mittauksissa tarvittavat standardisäteilylaadut (ISO H-laadut) pystytettiin osana työtä. Henkilödosimetrien suorituskykytestauksessa käytetään ISO N-säteilylaatuja. Mirion Technologies (RADOS) käyttää TLD-systeemiä henkilödosimetriassa, ja hammas-TLD on tämän järjestelmän sovellus potilasdosimetriaan. ISO H-laadut otettiin käyttöön, jotta dosimetrien vastetta voitiin ISO N-laatujen tapaan tutkia jatkuvana fotonienergian funktiona Cs-137 ja Co-60 gammasäteilylaatuihin asti ja koska niillä voitiin jäljitellä todellista kliinistä suodatusta. Energiakorjauskerroin kalibroinnissa käytettävän Co-gammasäteilyn ja intraoraalikuvauksissa käytettävän röntgensäteilyn välillä määritettiin uudelleen. Sen arvoksi (yksikkö mGy/mGy) saatiin ISO N-60-laadulla 0,671 ja ISO H-60-laadulla 0,677, jotka ovat numeerisesti hyvin lähellä aikaisemmin määritettyä kerrointa 0,679. Energiakorjauskertoimen epävarmuudeksi saatiin 3,5 % (2std) ja annosmittauksen epävarmuudeksi 7,8 %. Energiavasteiden perusteella dosimetreissä käytetty materiaali on kahdesta vaihtoehdosta MTS-N (LiF:Mg,Ti) eikä MCP-N (LiF:Mg,Cu,P). TLD-järjestelmää voidaan kehittää ja konfiguroida uusien tulosten perusteella, jolloin otetaan käyttöön muun muassa uudelleenmääritetty energiakorjauskerroin. ISO H-säteilylaadut otettiin 22.3.2011 virallisesti käyttöön STUKissa ja niitä käytetään dosimetritestauksessa tarvittaessa suuria annosnopeuksia ja annoksia.
  • Lempiäinen, Tiia (2013)
    Tässä tutkielmassa käydään läpi alakoulussa esiintyviä jakolaskuvaikeuksia. Jakolasku on yksi neljästä peruslaskutoimituksesta ja monien mielestä niistä haastavin. Jakolaskujen aiheuttamat vaikeudet saattavat hankaloittaa koulutaivalta, sillä monet matematiikan asiat pohjautuvat jakolaskuun. Jakolaskuosaaminen koostuu monista asioista. Esimerkiksi osatakseen jakolaskut koululaisen täytyy ymmärtää jakolaskuun liittyvät termit sekä sisältö- ja ositusjakolaskut. Lasten ja nuorten matematiikan osaamisen taustalla on paljon lapsuudessa opittuja matematiikan taitoja. Osa näistä taidoista ihmisellä on jo syntyessään. Jakolaskuunkin liittyy paljon matematiikan taitoja, jotka lapset oppivat arjessa tapahtuvien jakotilanteiden avulla. Esimerkiksi keksien tai karkkien jakaminen kavereiden tai sisarusten kesken opettaa lapsille varhaista jakolaskutaitoa. Koulussa opeteltava jakolasku pohjautuukin lapsuudessa tutuksi tulleeseen 'yksi sinulle, yksi minulle' -tyyppiseen jakamiseen. Kuudesluokkalaisilla koululaisilla on tutkimusten mukaan paljon jakolaskuihin liittyviä vaikeuksia. Myös tekemässäni seminaarityössäni havaittiin paljon virhekäsityksiä kuudesluokkalaisilla. Yksi mahdollinen syy virhekäsitysten syntyyn saattaa olla nykymuotoisessa koulumatematiikassa. Tutkielmassa pohditaan mahdollisia tapoja muuttaa nykyistä jakolaskuopetusta, jotta virhekäsityksiä ei syntyisi niin paljon. Tutkielmassa pohditaan muun muassa jakojäännöksen hyödyllisyyttä, sisältöjakoa sekä erilaisia jakolaskun symboleita. Jakojäännös aiheuttaa koululaisille paljon ongelmia, sillä se on erillinen aihe. Jakojäännöstä käytetään vain muutaman kouluvuoden ajan, jonka jälkeen se korvataan murto- tai desimaaliluvuilla. Tutkielman yksi tarkoitus onkin ehdollistaa jakojäännöksen asema koulumatematiikassa. Murtolukuihin panostamalla sekä arkielämän esimerkkejä käyttäen jakojäännös käsite olisi mahdollista korvata. Laskujen vastaukset voisi ilmaista alusta alkaen sekalukujen avulla. Jakolaskujen ja samalla murtolukujen opetusta tukemaan tutkielmaan on sisällytetty muutama avoin tehtävä, joiden avulla matematiikan tunneille saadaan hieman erilaista puuhaa. Tutkielmassa on kielentämistä hyödyntäviä tehtäviä, joissa oppilaat pääsevät keskustelemaan erilaisista jakolaskutehtävistä vertaistensa kanssa ja vahvistamaan näin jakolaskuosaamistaan. Kielentäminen on hyvä tapa saada oppilaan ajattelua ja osaamista näkyviin. Jotta jakojäännöksestä voitaisiin luopua, täytyy koululaisten hallita murtoluvut jo melko varhain. Murtolukuihin tutustumiseen tutkielma tarjoaa leikin, jonka avulla lapset pääsevät oppimaan murtolukujen suuruussuhteita.
  • Hauhia, Milena (2019)
    The evolution of herbivore mammal teeth has been the subject of palaeoecological research for decades. Hypsodonty, high-crowned teeth, has been linked to global climate cooling and drying during the Cenozoic Era. As grasslands conquered forested areas, terrestrial herbivores had to adapt to different environments and resource changes. Many browsers adapted to more grazing habits. Low vegetation included more exogenous grit, such as dust and sand, which in the result of soil ingestion causes dental wear, as does the phytoliths found inside the coarse grasses. As a result of natural selection, the dental crowns of many herbivorous mammal teeth began to grow, resisting dietary wear. Environments with high levels of volcanism and erosion the airborne ash that settles on plant surfaces and is released from sediments, is also likely to wear down herbivore teeth. One such area is Patagonia in South America. There, the teeth of many species have evolved to become hypsodont under the pressure of environmental stress. In this Master´s thesis, an experimental study was conducted using a mechanical masticator to investigate microscopic tooth wear caused by volcanic ash. Based on the results, it was considered whether the ash causes the hardest part of the tooth, the enamel, to be worn and if so, what kind of wear pattern it produces. The relevance of volcanic ash for the evolution of hypsodonty was also discussed. The experimental study was conducted with a mechanical masticator fitted with modern horse teeth that chewed in four different diet formulas, one tooth pair at a time. The first diet contained, in addition to water, nothing but volcanic ash, the second was a lucerne pellet mixture corresponding to browse and the third and fourth contained the plant pellet in addition to different amounts of volcanic ash. After chewing stage, the microscopic wear patterns of the tooth occlusion surfaces were analyzed. According to the results, the ash causes a pit dominated wear and the browse scratch dominated wear. The diet formulas with both, ash and plant pellet mixture, caused the most wear. Based on this Master´s thesis, it can be concluded that the volcanic ash causes tooth wear and may have influenced the evolution of hypsodonty.
  • Oittinen, Antti (2023)
    Pääsääntöisesti maaperän keinotekoisen kuivattamisen seurauksena muodostuneet happamat sulfaattimaat ovat ympäristön kannalta erittäin ongelmallinen maaperätyyppi. Niiden ongelmallisuus johtuu sulfaattialueiden maaperässä esiintyvistä rautasulfideista, jotka vapauttavat hapettuessaan maaperään sulfaattia. Kun sulfaatti liukenee maaperän veteen, muodostuu hyvin hapanta rikkihappoa. Maaperän lisääntynyt happamuus liuottaa maaperästä runsaasti eri metalleja, joilla voi etenkin voimakkaaseen happamuuteen yhdistettynä olla hyvin haitallisia vaikutuksia esimerkiksi vesistöjen ekologiselle tilalle, ja akvaattisille eliöille. Sulfaattimailta huuhtoutuu happamuutta ja metalleja kuitenkin hyvin episodimaisesti, tyypillisesti korkean valunnan aikaan, syksyisin ja keväisin. Tämän seurauksena sulfaattimaiden aiheuttamat vesistövaikutukset vaihtelevat ajallisesti hyvin paljon. Jos sulfidipitoisia maaperäkerroksia ei alun perin kuivatettaisi, eivät maaperän rautasulfidit hapettuisi, eikä happamia sulfaattimaita tai niiden aiheuttamia ympäristöongelmia muodostuisi. Tämä tutkimus toteutettiin Etelä-Pohjanmaan alueelta, valuma-alueiltaan pääsääntöisesti joko osittain tai kokonaan mahdollisilta sulfaattimaa-alueilta sijainneista ojista ja puroista vuonna 2019 kerättyjen vesinäytteiden ja mitattujen veden fyysiskemiallisten suureiden pohjalta. Tutkimuksessa oli 42 näytepistettä, joille rajattiin valuma-alueet 10x10 metrin korkeusmalliin perustuen. Tilastollisessa tarkastelussa pyrittiin selittämään tutkittujen näyteuomien pH-arvon ja sinkin pitoisuuksien vaihtelua GLM-mallien ja korrelaatiopohjaisen tarkastelun avulla, etenkin tutkittujen valuma-alueiden eri maankäyttömuotojen, ojitusmuotojen ja sulfaattimaiden esiintymistodennäköisyyden näkökulmasta. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös mitattujen vedenlaadun muuttujien selittävyyttä pH-arvon ja sinkin pitoisuuksien suhteen. Lisäksi tutkimuksessa kartoitettiin tutkituilta valuma-alueilta vapautuneen happamuuden voimakkuutta ja metallien pitoisuuksia, ja selvitettiin pH-arvon kykyä selittää 14 eri metallin pitoisuuksien vaihtelua GLM-mallien avulla. Tutkimuksessa havaittiin, että tutkituilta valuma-alueilta vapautui tiettyjä metalleja (Fe, Mn, Zn, Ni, Co) korkeina pitoisuuksina, ja joidenkin tutkittujen uomien vesi oli myös hyvin hapanta (pH 3–4). GLM-mallinnuksessa eri maankäyttömuuttujat, ojitusmuodot ja sulfaattimaan esiintymisen todennäköisyys selittivät kuitenkin vain pienen osan pH-arvon vaihtelusta, kun taas veden sähkönjohtavuuden ja liuenneen aineksen pitoisuuden tilastollisesti hyvin merkitsevä kyky (p < 0,001) selittää pH-arvon vaihtelua viittasi sulfaattiperäiseen kuormitukseen tutkituilla valuma-alueilla. Sinkin pitoisuuksien vaihtelua pystyttiin selittämään pääosin vahvemmin kuin pH-arvon vaihtelua, mutta tulokseen vaikutti sinkille ennen GLM-mallinnusta suoritettu logaritmimuunnos. Sinkin pitoisuuksien vaihtelua selittivät parhaiten valuma-alueen muuttujista peltojen ja suuren/kohtalaisen todennäköisyyden sulfaattimaiden osuus valuma-alueen pinta-alasta, sekä salaojien määrä. Vedenlaadun muuttujista sinkin vaihtelua selittivät parhaiten liuenneen aineksen pitoisuus, veden pH-arvo ja sähkönjohtavuus, mikä osoitti sinkin korkeiden pitoisuuksien olleen sulfaattiperäisen happamuuden mobilisoimia. pH-arvon vaihtelulla voitiin myös selittää suuri osuus tutkimuksessa tarkasteltujen 14 eri metallin pitoisuuksien vaihtelusta, ja molybdeenia lukuun ottamatta kaikkien tutkimuksessa tarkasteltujen metallien pitoisuudet kasvoivat pH-arvon laskiessa. Tutkimuksen tulokset osoittivat selkeän yhteyden sulfaattimaiden aiheuttaman happamuuden ja metallipitoisuuksien välillä Etelä-Pohjanmaan sulfaattialueilla sijaitsevissa uomissa. Vaikka pH-arvon tai sinkin pitoisuuksien vaihtelusta ei voitu selittää suurta osuutta valuma-alueen muuttujilla, viittasivat tulokset sulfaattiperäiseen kuormitukseen ja siihen, että etenkin pohjaveden pinnan tasoa laskeva salaojitus ja peltojen osuus valuma-alueesta kasvattivat happaman ja metallipitoisen huuhtouman määrää. Tulokset korostavat happamien sulfaattimaiden aiheuttamaa kuormitusta ja niistä seuraavien ympäristövaikutusten merkitystä vesistöille ja niiden ekologiselle tilalle. Kokonaisuudessaan tutkimuksen tulokset tuovat esiin tarvetta löytää sulfaattialueiden viljelyyn kestäviä ratkaisuja, jotka voisivat rajoittaa sulfaattiperäisen kuormituksen muodostumista ja edistää vesiekosysteemien terveyttä ja ekologista tasapainoa.
  • Zeng, Xingting (2013)
    Happamuus on keskeinen ilmiö kemian opetuksessa. Se on tärkeä myös käsiteltäessä arkielämän ja ympäristön ilmiöitä. Happamuuden ymmärtämiseksi tulee ymmärtää useita muita käsitteitä. Kemian opetuksen kokeellsuuden tavoitteena on tukea oppilasta oppimaan kemiaa, kehittämään taitojaan sekä innostumaan kemian opiskelusta opetussuunnitelmien perusteiden mukaisesti. Tutkimuksen aihe on ajankohtainen, sillä jokaisen nuoren tulee ymmärtää kemian peruskäsitteitä ja happamuuden vaikutusta ympäristössä päätöksiensä teon pohjana. Tutkimuksessa käsitellään ympäristön happamuuden opettamista kokeellisen työskentelyn kautta 7.–9.-luokkalaisille. Tutkimuksessa peruskoulun oppilaat (N=103) opiskelevat aihetta Kemianluokka Gadolinin Vihreä tehdas - työn avulla, joka muokattiin sopivaksi aiheen opetukseen. Tutkimuksessa haettiin vastauksia seuraaviin kysymyksiin: Miten happamuus näkyy perusopetuksen 7.–9.-luokkien oppimateriaaleissa? Minkälaiset kokeelliset työt käsittelevät ympäristön happamoitumista? Ymmärtävätkö oppilaat kokeellisuuden kautta happamuuden vaikutusta ympäristöön? Tulokset analysoitiin käyttäen sisällöanalyysimenetelmiä. Tuloksissa vertailtiin opetuspaikkaa (koulu vai Kemianluokka Gadolin) sekä luokkien oikeita ja väärien vastausten määrää. Tutkimuksessa käytettiin esitestattua kyselylomaketta, joka teetettiin ennen ja jälkeen kokeellisen työn. Jokaisen kysymyksen kohdalla laskettiin merkitsevyysarvo. Päätuloksena saatiin, että happamuuden opettamista kokeellisuuden kautta auttoi 3/5 kysymyksen kohdalla merkittävästi oppilaita ymmärtämään kemiaa paremmin. Opetuspaikkassa Kemianluokka Gadolinissa oikeiden vastausten määrää nousi 19%. Seitsemäsluokkalaiset (N=30) paransi tuloksia 14%, kahdeksasluokkalaiset (N=32) 22% ja yhdeksäsluokkalaiset (N=41) 16%.
  • Lehikoinen, Aaro (2018)
    Memory errors exist in software written in memory-unsafe languages like C. They introduce severe vulnerabilities in software. Vulnerabilities may even be exploited by attackers over the Internet and sometimes they can be used to gain complete control of computer systems. Exploitation of memory errors is usually not trivial, but requires building an attack that corrupts the memory carefully to achieve the attacker’s goal. Multiple defenses against memory attacks exist and modern systems have complete defenses in place against certain attack classes. All defenses cannot be applied to all systems, and they do not protect against all possible attacks. Data-Oriented Programming (DOP) attacks are a new class of attacks that utilize the target program’s existing code to perform malicious operations. DOP differs from other attacks like Return-Oriented Programming (ROP) by avoiding control-flow violations, making it impossible to prevent with control-flow defenses. We analyze existing DOP attacks and determine that their expressiveness in real-world programs requires violating C variable visibility rules. We introduce Run-time Scope Enforcement (RSE), a defense that enforces variable visibility rules at run time. In this thesis, we introduce HardScope, our hardware-assisted implementation of RSE. HardScope has an instrumentation engine that instruments C programs with code that maintains variable visibility rules during execution. The run-time platform is based on RISC-V and consists of instruction set extensions and new processor logic that performs the enforcement. Evaluation shows that HardScope has low performance overhead and that it defends against existing DOP attacks.
  • Brunberg, Johan Bernhard (Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2008)
    Musiikkitiedonhaku on poikkitieteellinen ala, jonka mielenkiintoisimpia sovelluksia ovat hyräilykyselykoneet. Symbolisen eli nuotteihin perustuvan musiikkitiedonhaun ydinkysymyksiä ovat, milloin sävelkulut muistuttavat jossakin musiikillisessa mielessä toisiaan, ja miten tätä voidaan mallintaa ja mitata. Jos MIDI-muotoisesta nuottitietokannasta etsitään sävelkulun likimääräisiä esiintymiä, tarvitaan etäisyysmitta, joka kertoo, millaiset muunnokset säilyttävät sävelkulun oleellisesti samana ja mitkä ovat pieniä tai suuria virheitä. Tässä tutkielmassa perehdytään musiikin tonaaliseen ulottuvuuteen. Tonaalisuuden perustavanlaatuinen ilmenemismuoto länsimaisessa musiikissa ovat sävellajit. Sävellajit voidaan tunnistaa melko luotettavasti dynaamiseen ohjelmointiin perustuvalla algoritmilla, jossa verrataan nuottisegmentissä esiintyvien sävelten joukkoa eri sävellajien mukaisiin odotuksiin. Havaitaan, että harmonisen analyysin kannalta menetelmä on kuitenkin hieman epätarkka, koska siinä ei huomioida harmonisten sointujen vuorovaikutuksen merkitystä. Sävelkulkujen etäisyysvertailujen kannalta kriittisin tonaalisuuden ominaisuus on ihmisen sävelkorvan suhteellisuus, mikä tarkoittaa, että sävelten absoluuttiset korkeudet aistitaan keskimäärin melko epätarkasti, mutta sävelten väliset korkeuserot aistitaan tarkasti. Tutkielmassa esitetään sävelasteaakkosto, jonka merkkijonoina yksiääniset sävelkulut voidaan esittää vaihtoehtoisilla tavoilla suhteutettuina, ja pohditaan yleisesti sävelten suhteiden mittaamiseen liittyviä ongelmia sekä yksiäänisten sävelkulkuhakujen että polyfonisten ja homofonisten sävelkudosvertailujen kannalta.
  • Jahnsson, Niklas (2015)
    Bayesian networks are graphical models used to represent the joint probability distribution for all variables in a data set. A Bayesian network can be constructed by an expert, but learning the network from the data is another option. This thesis is centered around exact score-based Bayesian network structure learning. The idea is to optimize a scoring function measuring the fit of the network to the data, and the solution represents an optimal network structure. The thesis adds to the earlier literature by extending an external memory frontier breadth-first branch and bound algorithm by Malone et al. [MYHB11], which searches the space of candidate networks using dynamic programming in a layered fashion. To detect duplicates during the candidate solution generation, the algorithm uses efficiently both semiconductor and magnetic disk memory. In-memory duplicate detection is performed using a hash table, while a delayed duplicate detection strategy is employed when resorting to the disk. Delayed duplicate detection is designed to work well against long disk latencies, because hash tables are currently still infeasible on disk. Delayed duplicate detection allows the algorithm to scale beyond search spaces of candidate solutions fitting only in the comparatively expensive and limited semiconductor memory at disposal. The sorting-based delayed duplicate detection strategy employed by the original algorithm has been found to be inferior to a hashing-based delayed duplicate strategy in other application domains [Kor08]. This thesis presents an approach to use hashing-based delayed duplicate detection in Bayesian network structure learning and compares it to the sorting-based method. The problem faced in the hashing of candidate solutions to disk is dividing the candidate solutions in a certain stage of the search in an efficient and scalable manner to files on the disk. The division presented in this thesis distributes the candidate solutions into files unevenly, but takes into account the maximum number of candidate solutions that can be held in the semiconductor memory. The method works in theory as long as operating system has free space and inodes to allocate for new files. Although the hashing-based method should in principle be faster than the sorting-based, the benchmarks presented in this thesis for the two methods show mixed results. However, the analysis presented also highlights the fact that by improving the efficiency of, for example, the distribution of hashed candidate solutions to different files, the hashing-based method could be further improved.
  • Teräs, Oliver (2022)
    This MSc thesis is built on drill core and outcrops data at the Haukivuori area where fluorite bearing granitoids cut sharply the country rocks (mafic volcanic rocks). This thesis presents new whole-rock geochemical and zircon uranium-lead age data for Haukivuori granitoids in southeast Finland, which provide insights into the distribution of post-collisional granitoids in this region. The purpose of this thesis is to classify a granitoids in Haukivuori and to determine the conditions of their formation. Tectonic evolution of the central and southern Finland is also reviewed and the relationships between Haukivuori whole-rock geochemical data and already published whole-rock data from southern Fin-land post-collisional granitoids are discussed. In the present thesis, the focus is on the 1.815–1.77 billion years post-collisional granitic magmatism across the southern Finland. Haukivuori granitoids modal compositions vary from quartz-monzonite through granite to granodiorite. The contents of quartz, K-feldspar and plagioclase remain consistent all in all, covering about 95 % of the mineral assemblage. The accessories are biotite, muscovite, fluorite, calcite, apatite and zircon as well as oxides. Granitoids show high-K calc-alkaline to shoshonitic affinities and are metaluminous to weakly peraluminous with enrichment in light rare earth elements (example lanthanum normalized to chondrites shows ratios between 93 to 4263) and granitoids lack significant europium anomalies. Granitoids show enrichment in large-ion lithophile elements such as barium (1359–10000 ppm) and strontium (827–8318 ppm), and they display negative anomalies on chondrite normalized spider diagrams in high field strength elements such as niobium, tantalum, zirconium, and titanium. Concordia-intercept age from zircons uranium-lead data of 1794 ± 13 million years is the best crystallization age estimate for the Haukivuori granitoids. Haukivuori granitoid’s age, their undeformed nature, and the fact that granitoids cut country rocks clearly put granitoids into the post-collisional group. Thus, Haukivuori granitoids can be classified as post-collisional granitoids. Haukivuori granitoids display all features of typical high Barium-Strontium granitoids. Thus, granitoids are interpreted to represent a high-level expression of the mantle magmatism that was derived from depleted mantle source which was enriched during an earlier subduction episode.
  • Alatalo, Minna (Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2009)
    Sään ennustamisessa tärkeä työväline on numeerinen säämalli, jossa ilmakehän tilan kuvaaminen perustuu niin sanottujen perusyhtälöiden ratkaisemiseen. Niiden avulla lasketaan tuulen nopeuden, ilmanpaineen, lämpötilan ja kosteuden muutokset pienin aika-askelin eteenpäin. Numeerinen säämalli tarvitsee lähtötiedokseen laadultaan hyviä havaintoja ilmakehän todellisesta tilasta. Joka vuorokausi kymmenet in-situ- ja kaukohavaintojärjestelmät tekevät havaintoja ilmakehästä sen pintakerroksesta ylärajaan asti. Pelkät havainnot eivät kuitenkaan riitä antamaan tarpeeksi tarkkoja lähtötietoja säämallille. Ongelman ratkaisu on data-assimilaatiojärjestelmä. Se yhdistää laatukontrollin läpikäyneen havaintotiedon ja mallitiedon, jota kutsutaan ennakkokentäksi, ja luo niiden avulla analyysin ilmakehän todellisesta tilasta. Havaintojärjestelmäkokeiden (OSE) avulla testataan havaintojärjestelmien vaikutuksia data-assimilaatiojärjestelmän tuottamien analyysien ja niistä tuotettujen sääennusteiden laatuun. OSE:n avulla selvitetään, kuinka hyvin saatavilla olevia havaintoja käytetään hyväksi, tai kannattaako jokin uusi havaintojärjestelmä ottaa mukaan operatiiviseen ennustusjärjestelmään. Tämän tutkielman aluksi tutustutaan lyhyesti numeerisiin säämalleihin, havaintojärjestelmiin ja dataassimilaatiojärjestelmiin, minkä jälkeen tehdään yleinen kirjallisuuskatsaus havaintojärjestelmäkokeiden suorittamisesta. Sen jälkeen keskitytään Doppler-säätutkan tuottamien tutkasäteen suuntaisten tuulen nopeushavaintojen hyödyntämiseen rajoitetun alueen HIRLAM-säämallissa, mitä on tutkittu viime vuosina Ilmatieteen laitoksessa (IL). Kaukohavaintojärjestelmien käyttö on lisääntynyt viime vuosien aikana kehittyneiden analyysimenetelmien ansiosta. Tavanomaisten in-situ- havaintojärjestelmien raju vähentäminen dataassimilaatiossa ei näytä kuitenkaan vielä olevan mahdollista. Kaukohavainnot ovat useiden OSE-kokeiden perusteella parantaneet analyysiä ja ennusteita erityisesti alueilla, joissa tavanomainen havaintoverkosto on harva. Tutkatuulihavaintojen on ajateltu tuovan parannuksia rajoitetun alueen säämalleihin, sillä niiden avulla saadaan tärkeää lisätietoa tuulen ageostrofisista ominaisuuksista. Sen johdosta pienen mittakaavan sääilmiöiden kuten meri- ja rinnetuulien ennustettavuuden toivotaan paranevan. IL:ssa on kehitetty tutkatuulihavaintojen käsittely- ja mallintamismenetelmiä, minkä jälkeen on suoritettu OSE Suomen tutkaverkoston tuulihavainnoilla aikavälille 1.-29.2.2008 HIRLAMin operatiiviselle 3D-VAR dataassimilaatiojärjestelmälle. Kyseisen OSE:n aineisto on saatu käyttöön tähän tutkielmaan. Kontrolliassimilaatiossa CON ovat mukana kaikki operatiiviset havaintojärjestelmät ja koeassimilaatioon RAD_ALL on syötetty myös tutkatuulihavainnot. Tässä tutkielmassa OSE:n tulokset todennetaan TEMP-tuulihavaintojen avulla tutkimalla ennakkokentän ja analyysin harhaa sekä satunnaisvirhettä. Tulosten perusteella tutkatuulihavainnot parantavat ennakkokenttää ja analyysiä erityisesti keskitroposfäärissä, mutta alatroposfäärissä vaikutus analyysiin on lähes neutraali. Koska tutkatuulihavainnot ulottuvat n. 4-6 km korkeuteen, ne eivät vaikuta ylätroposfäärin analyysiin. Tulokset eivät kuitenkaan ole tilastollisen testin perusteella tilastollisesti merkitseviä. Parhaimmillaan RAD_ALLassimilaation voidaan osoittaa olevan CON-assimilaatiota parempi 20% merkitsevyystasolla. Lopuksi suoritettu tapaustutkimus osoittaa, että tutkatuulihavaintojen vaikutus näkyy tuulen nopeuden analyysi-inkrementtikentässä sekä jossain määrin myös lyhyessä 12h pintapaine-ennusteessa Suomen alueella. Tapaustutkimuksen perusteella tutkatuulihavaintojen vaikutus analyysiin ja ennusteeseen näyttäisi olevan lähes neutraali. OSE:n toistaminen kesäkuukaudelle voisi olla hyödyllistä, koska talvella ei esiinny esimerkiksi merituulia. Tämän tutkielman tulosten perusteella tutkatuulihavaintojen käyttäminen HIRLAMin 3D-VAR assimilaatiojärjestelmässä on hyödyllistä.
  • Huynh, Inchuen (2023)
    Hawkes processes are a special class of inhomogenous Poisson processes used to model events exhibiting interdependencies. Initially introduced in Hawkes [1971], Hawkes processes have since found applications in various fields such as seismology, finance, and criminology. The defining feature of Hawkes processes lies in their ability to capture self-exciting behaviour, where the occurrence of an event increases the risk of experiencing subsequent events. This effect is quantified in their conditional intensity function which takes into account the history of the process in the kernel. This thesis focuses on the modeling of event histories using Hawkes processes. We define both the univariate and multivariate forms of Hawkes processes and discuss the selection of kernels, which determine whether the process is a jump or a non-jump process. In a jump Hawkes process, the conditional intensity spikes at an occurrence of an event and the risk of experiencing new events is the highest immediately after an event. For non-jump processes, the risk increases more gradually and can be more flexible. Additionally, we explore the choice of baseline intensity and the inclusion of covariates in the conditional intensity of the process. For parameter estimation, we derive the log-likelihood functions and discuss goodness of fit methods. We show that by employing the time-rescaling theorem to transform event times, assessing the fit of a Hawkes process reduces to that of an unit rate Poisson process. Finally, we illustrate the application of Hawkes processes by exploring whether an exponential Hawkes process can be used to model occurrences of diabetes-related comorbidities using data from the Diabetes Register of the Finnish Institute for Health and Welfare (THL). Based on our analysis, the process did not adequately describe our data, however, exploring alternative kernel functions and incorporating time-varying baseline intensities hold potential for improving the compatibility.
  • Saarinen, Sampo (2014)
    Nanofluids are a new class of colloids that is generally classified as solid particle suspensions such that the particle diameter is less than 100 nm. In the last decade they have exhibited anomalously high thermal conductivity compared to classical models. Additionally, nanoscale emulsions have shown similar behavior but have gathered less attention than solid particle nanofluids. The optimal preparation of nanoemulsions is not straightforward. Multiple factors have an effect on the final size distribution and therefore optimization is required. Models for the anomalous behavior include effects of the Brownian motion, formation of particle clusters and ordering of liquid into a layer of high conductivity around the particles. In our measurements for nanoscale emulsions, we however observed no significant deviation from the classical models. Besides conduction, nanofluids could also be utilized in convective heat transfer applications. The research on this field is more limited but indicates that increases in heat transfer exist also in convective transport. We perform heat transfer experiments on several n-decane in water nanoemulsions and nanoscale micelle colloids in the transition and turbulent flow regime. Our results indicate that while the thermal properties of the samples were usually worse for convective applications than the reference, the heat transfer properties were similar or better especially at high Reynolds numbers.