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

Browsing by Title

Sort by: Order: Results:

  • Rosenberg, Otto (2023)
    Bayesian networks (BN) are models that map the mutual dependencies and independencies between a set of variables. The structure of the model can be represented as a directed acyclic graph (DAG), which is a graph where the nodes represent variables and the directed edges between variables represent a dependency. BNs can be either constructed by using knowledge of the system or derived computationally from observational data. Traditionally, BN structure discovery from observational data has been done through heuristic algorithms, but advances in deep learning have made it possible to train neural networks for this task in a supervised manner. This thesis provides an overview of BN structure discovery and discusses the strengths and weaknesses of the emerging supervised paradigm. One supervised method, the EQ-model, that uses neural networks for structure discovery using equivariant models, is also explored in further detail with empirical tests. Through a process of hyperparameter optimisation and moving to online training, the performance of the EQ-model is increased. The EQ-model is still observed to underperform in comparison to a competing score-based model, NOTEARS, but offers convenient features, such as dramatically faster runtime, that compensate for the reduced performance. Several interesting lines of further study that could be used to further improve the performance of the EQ-model are also identified.
  • Li, Jing (2020)
    Exploratory search is characterised by user uncertainty with respect to search domain and information seeking goals. This uncertainty can negatively impact users’ abilities to assess the quality of search results, causing them to scroll through more documents than necessary and struggle to give consistent relevance feedback. As users’ information needs are assumed to be highly dynamic and expected to evolve over time, successful searches can be indistinguishable from those that have drifted erroneously away from their original search intent. Indeed, given their lack of domain knowledge, searchers may be slow, or even unable, to recognise when search results have become skewed towards another topic. With these issues in mind, we designed and implemented an interactive search system which integrated a keyword summaries algorithm, Exploratory Search Captions (ESC) to support users in exploratory search. This thesis investigated into the usefulness of ESC in terms of user experience, user behaviour and also explored impact of design decision in terms of user satisfaction. We evaluated the ESC system with a user study in the context of exploratory search of scientific literature in Computer Science. According to the user study results, participants almost unanimously preferred the retrieval system that incorporated ESC; and the presence of captions dramatically impacts user behaviour: users issue more queries, investigate fewer documents per query, but see more documents overall. We demonstrated the usefulness of ESC, the improved usability of ESC system, and the positive impact of our design decisions.
  • Tuokkola, Mikko (2024)
    A quantum computer is a new kind of computer which utilizes quantum phenomena in computing. This machine has the potential to solve specific tasks faster than the most powerful supercomputers and therefore has potential real-life applications across various sectors of society. One promising approach to realize a quantum computer is to store information in superconducting qubits, which are artificial two-level quantum systems made from superconducting electrical circuits. Extremely precise control of these qubits is essential but also challenging due to the excitations out of the two lowest energy states of the quantum system that constitute the computational subspace. In this thesis, we propose a new way to control a superconducting multimode qubit using the unimon qubit as an example. By coupling differently to the different modes of the multimode qubit circuit, we cancel the transition from the first excited state to the second excited state, which is typically the main transition causing a leakage out of the computational subspace. We present a theoretical description of this model by utilizing methods of circuit quantum electrodynamics to compute the energy spectrum and the transition matrix elements of the qubit. By using these results, we simulate the dynamics of the driven unimon qubit undergoing as a single-qubit gate. The result of the simulation shows that this method decreases the leakage relative to the conventional method of driving a qubit, where only one external drive is applied. However, by improving the conventional method with a more advanced pulse optimization method, the leakage becomes smaller than in the standard case of two drive fields. In addition, we find that the practical implementation of our method may be sensitive to variations in the qubit parameters. Therefore, the practical implementation of the method needs further research in the future. By cancelling one energy-level transition of the qubit, we find that other transitions in modes of similar frequency were strongly suppressed. Therefore, this method might be potentially utilized in other qubit operations than the quantum gates, such as in the qubit resetting process, where driving to higher frequency modes of the unimon is preferred.
  • Lemetti, Laura (2016)
    Evolving technology sets new requirements to material development all the time. Many scientists are trying to meet these requirements by the means of biomimetics. Biomaterials, like spider silk and nacre, have exceptional properties which derive from their hierarchical organization and supramolecular interactions. Spider silk has attracted plenty of attention during the past decades. It has high tensile strength and very good elongation properties but in addition to these, researchers are interested in of the energy dissipating properties which arise from sacrificial bonding and hidden lengths in the protein structure. Production of synthetic spider silk has been approached in several ways. Different nanocomposites consisting of polymers and carbon nanotubes have been studied extensively. In these nanocomposites, carbon nanotubes are used to mimic reinforcing β-sheets which enable high tensile strength of spider silk. Polymer is used to simulate the non-crystalline regions which give rise to high elongation of spider silk. In this Master's thesis, a review of supramolecular concepts enabling biomimetic research is presented. Also chemical and physical structure and properties of spider silk and carbon nanotubes and their role in different biomimetic materials are presented. The experimental part of this thesis consists of functionalization of multi-walled carbon nanotubes and poly(2-hydroxyethyl methacrylate) with 2-ureido-4[1H]-pyrimidinone hexamethylene isocyanate. These materials were used to prepare nanocomposites via self-assembly. The aim of this study was to prepare two-component nanocomposite with high tensile strength. Tensile tests on the nanocomposites were carried out and major improvement in the mechanical properties were observed. Even though the ultimate strength of the materials did not reach expected values, the composites functionalized with dimerizing ureidopyrimidinone-motifs resisted crack growth like predicted.
  • Dziuba, Artem (2023)
    Surface charging behavior of commercial pure calcite and calcite samples from the Bukov underground research facility was studied by measuring the zeta potential of the samples after equilibration with CO2 gas and determining their cation exchange capacity. For zeta potential measurements, different calcite samples with grain sizes under 25 μm were submerged into five different electrolyte solutions: 0.01 M NaCl, 0.001 M CaCl2, 0.005 M NaCl + 0.0025 M MgCl2, 0.0025 M NaCl + 0.00375 M MgCl2, and a synthetic groundwater simulant (SGW2). A pH range of 6.5 – 11 was established and maintained across sample series for the duration of the experiments, and the samples were equilibrated with CO2 gas by regular bubbling of a 250 ppm CO2/N2 gas mixture into the solutions in 1-hour sessions. The length of the equilibration process varied from three days to one month, and after its conclusion the zeta potential of each sample was measured. The goal of the experiments was to evaluate the feasibility of equilibrating calcite samples with CO2 when studying their zeta potential. Additional goals included comparing different types of calcite in different solutions, as well as determining an optimal duration for equilibration. The results were compared with an earlier study where calcite zeta potential was determined under total CO2 exclusion. For the determination of cation exchange capacity, two cobalt hexamine trichloride solutions were used, one saturated with pure calcite and one saturated with Bukov calcite. Samples of both types of calcite were shaken for 1 hour in their respective solutions, and the ionic composition of the supernatant from each sample was determined using microwave plasma atomic emission spectrometry. Cation exchange capacity was calculated from the measurement results. According to the results obtained, long-term exposure and equilibration with CO2 may have a positive effect on the internal stability of calcite samples and lead to more reliable zeta potential measurements. Samples showed minimal fluctuation in the concentration of Ca in bulk solution after one week of equilibration, and no significant rise or decline in stability was noted to occur if equilibration was continued beyond one week. Compared to CO2 exclusion, equilibration produced more consistent trends in zeta potential values, though the results were heavily dependent on the electrolyte solution used in the experiment. Cation exchange capacity experiments also produced much larger values than the previous exclusion study despite using the same types of sample, hinting at a significant difference in the grain sizes used.
  • Tamminen, Eeli (2022)
    A convex function, which Hessian determinant equals to one, defined in a convex and bounded polygon is called a surface tension. Moreover at the boundary of the given polygon it is demanded that the function is piece-wise affine. This setting originates from the theory of dimer models but in this thesis the system is studied as such. The boundary condition gives us points of interest i.e. the corners of the polygon and so called quasi-frozen points, where the boundary function is not differentiable. With a suitable homeomorphism one can map the unit disc to the polygon in question. In this setting an explicit formula for the gradient of the surface tension is derived. Furthermore the values of the gradient in corner and quasi-frozen points are derived as limits from, which as a corollary the directed derivatives of the surface tension are studied.
  • Aaltonen, Petri (2017)
    Distributed architectures have emerged as a significant area of computing affecting the consumer domain more and more. Distributed data transfer has proven to be a suitable and convenient technology for efficiently transferring files across multiple peers interested in obtaining an identical copy of the same data – for example entertainment or a block of application data. Current technology when discussing decentralized distributed systems are based on the Distributed Hash Table structures. For file transfer, several different implementations exists which utilize this approach and perhaps the most adopted at the moment is the BitTorrent implementation of DHT. In addition to an overlook into DHT technologies and different implementations of DHT, we cover the basic aspects of DHT security techniques. When developing applications which utilize this kind of technologies, the functionality and efficiency of the protocol cannot be trivially defined. This is because the network and humane operating environment in which the system is eventually in use shall have many variance factors which affect the effectiveness and usability of the protocol or implementation. Therefore we also iterate some possibilities which exists to simulate DHT operation and enable for researchers to come up with test beds in order to determine how changes in their algorithms would impact all participants should the changes be taken into use.
  • Honkala, Miika-Markus Salomon (2015)
    Tutkielmassa tarkastellaan erilaisia menetelmiä kahden tutkimuksen informaation yhdistämiseen, kun tutkimusten aineistoissa on samoja tulosmuuttujia. Informaatiota halutaan yhdistää, koska siten voidaan saada parempia estimaatteja aineistojen yhteisille tulosmuuttujille. Tutkielma on tehty Helsingin yliopiston ja Tilastokeskuksen yhteisenä pro-gradu -projektina. Luvussa 2 esitetään tutkielmassa käytettävät aineistot. Ne ovat Ulkomaista syntyperää olevien työ ja hyvinvointi -tutkimuksen (UTH) aineisto sekä Työvoimatutkimuksen AHM2014-aineiston ulkomaalaistaustaisista koostuva AHM-aineisto. UTH-aineiston koko on 4 977 henkilöä ja AHM-aineiston koko 1 472 henkilöä. Luvussa 3 esitetään kirjallisuudessa käytettyjä menetelmiä tutkimusten tietojen yhdistämiseen ja esitetään tutkielmassa sovellettavia menetelmiä. Luvussa 4 yhdistetään esimerkkiaineistojen informaatiota ja esitetään siitä saatavia tuloksia. Tutkielman aineistoille sekä niiden yhdistetylle aineistolle muodostetaan vastaustodennäköisyysmallin avulla uudet otospainot. Yhdistetylle aineistolle saadaan laskettua vastaustodennäköisyysmallin avulla paremmat painot, koska suurelle aineistolle tehtävään malliin saadaan paljon vastanneisuuden selittäjiä. Aineistojen estimaatteja yhdistetään neljällä menetelmällä ja tutkitaan, mikä menetelmä tuottaa estimaatit, jotka ovat lähimpänä yhdistetystä aineistosta laskettuja estimaatteja. Tällaiseksi menetelmäksi osoittautuu painotettu keskiarvo, jossa aineiston estimaatin painokertoimen määrittää aineiston koko. Lisäksi lasketaan LGREG-estimaatteja UTH-aineistolle ja yhdistetylle aineistolle siten, että estimaattorin avustava malli on sama. Estimaateista tulee tällöin hyvin samankaltaisia. Luvussa 5 esitetään tulosten perusteella tehtyjä johtopäätöksiä. Informaation yhdistäminen kannattaa tehdä yhdistämällä aineistot. Se on työläämpi vaihtoehto kuin estimaattien yhdistäminen, mutta suuresta aineistosta lasketut estimaatit ovat tarkempia kuin pienemmästä aineistosta lasketut estimaatit. Informaation yhdistämiseen on parhaat mahdollisuudet, kun aineistojen kaikki muuttujat ovat samoja. Silloin kaikkien tulosmuuttujien estimaatteja voidaan parantaa, ja yhdistetyn aineiston kaikkia rekisterimuuttujia voidaan hyödyntää vastaustodennäköisyysmalleissa ja regressioestimaattoreissa. Tutkielman tulokset kahden tutkimuksen informaation yhdistämisestä ovat käyttökelpoisia, kun aineistot ovat erikokoiset. Jos yhdistettäisiin kahden samankokoisen aineiston informaatiota, tuloksista osa olisi hieman erilaisia. Jatkotutkimuksena voisi olla imputointimenetelmien soveltaminen informaation yhdistämiseen.
  • Vainio, Suvi (2020)
    In this thesis the mortality after coronary artery bypass surgery (CABG) is studied. The scope of the analysis are the perioperative 60 days. Aim of the analysis is to recognize and analyse the differences between the hospitals in mortality after sex, age, and most common comorbidities and complications have been controlled for. Data for the thesis is from Care Register for Health Care HILMO, also referred to as Hospital Discharge Register, administered by Institute for Health and Welfare (THL). Procedures are queried from the years 2014 to 2017. First CABG procedure per patient is included in the analysis. Comorbidities are queried from 10 years preceeding the operation and complications are queried from the period after the operation. All in all the data covers the operation for 6 766 patients and 217 deaths. Survival methods were used in the analysis, in particular Kaplan-Meier estimators and Cox regression. To concretize the results and the uncertainty Bootstrap-sampling is used. Analyses were performed with R-program. In absolute numbers death occurs seldom, in the data 3 % of the patients died within 60 days after the operation. There are differences between the hospitals in mortality: Compared to the hospital with smallest number the number of deaths is 1.3 to 2.4 times higher in the other hospitals, when a reference patient without comorbidities and complications is considered. As has been noted in previous studies also in this analysis women had a higher mortality after CABG surgery eventhough they comprise minority of the patients. One goal of the analysis was to assess whether the reporting register data could be refined following foosteps taken in the analysis. As the number of events is small, four years were combined into the analysis dataset. Time frame of the analysis, four years, is better suitable for research purposes than yearly reporting. The data could be extended with the help of other registers. Also the diagnosis codes for comorbidities and complications should be examined with care.
  • Uosukainen, Moona (2021)
    Haihtuvia yhdisteitä, mukaan lukien haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, tuottavat sekä ihmiset että mikrobit osana niiden normaalia aineenvaihduntaa. Ihmiskehossa joko normaalisti tai esimerkiksi bakteeri-infektion johdosta syntyneet haihtuvat yhdisteet pystyvät kulkeutumaan veren mukana läpi ihmiskehon, ja päätyä esimerkiksi verestä keuhkorakkuloiden kautta uloshengitettävään ilmaan tai munuaisten kautta virtsaan, jolloin niiden läsnäolo on mahdollista havaita näistä näytematriiseista. Myös bakteerit voivat päätyä esimerkiksi verenkiertoon tai virtsateihin, jolloin niiden muodostamia haihtuvia yhdisteitä voidaan mahdollisesti havaita näistä näytematriiseista ja yhdisteitä voitaisiin käyttää indikaattorina esimerkiksi tietyn taudinaiheuttajan läsnäolosta. Tämän tutkielman kirjallisuusosuudessa tutustutaan mikrobiperäisten haihtuvien yhdisteiden potentiaaliin ja haasteisiin diagnostiikassa. Bakteerien tuottamia yhdisteitä voidaan tutkia erilaisilla in vitro-malleilla, jolla tarkoitetaan bakteerien kasvattamista ihmiskehon ulkopuolella esimerkiksi kasvatusliuoksessa tai kliinisissä matriiseissa. Tämän avulla bakteerien tuottamia yhdisteitä voidaan tutkia ilman mahdollisia ihmiskehon aikaansaamia isäntävasteita bakteereille ja näin tutkia tietyn taudinaiheuttajan eli patogeenin tuottamia merkkiaineyhdisteitä. Toinen lähestymistapa on tutkia esimerkiksi tiettyä sairautta potevan ihmisen uloshengitysilmaa ja pyrkiä erottamaan tiettyä sairautta potevat terveistä henkilöistä. Kirjallisuusosassa käydään läpi haihtuvien yhdisteiden analytiikassa käytettyjä analyysimenetelmiä sekä niiden etuja ja rajoituksia verrattuna kaasukromatografia-massaspektrometriaan (GC-MS). Tässä tutkielmassa käydään myös läpi suun patogeenisten bakteerien, tarkemmin sanottuna hampaiden kiinnityskudoksia tuhoavaan parodontiittiin liitettyjen bakteerien roolia taudinaiheuttajina, bakteerien tuottamia haihtuvia yhdisteitä sekä yhdisteiden mahdollista biologista alkuperää. Suun patogeeniset bakteerit ja parodontiitti voivat aiheuttaa myös lukuisia muita sairauksia, joten suun patogeenien tunnistaminen on yksi haihtuvien yhdisteiden analytiikan potentiaalinen sovellutusalue. Sen lisäksi, että näillä haihtuvilla yhdisteillä on potentiaali diagnostiikassa olla tiettyä patogeenia indikoivia merkkiaineyhdisteitä, ne ovat myös osallisena parodontiitin syntymisessä sekä etenemisessä. Tutkielman kokeellisessa osassa identifioitiin suun patogeenisten anaerobisten bakteerien tuottamia haihtuvia yhdisteitä in vitro käyttämällä kiinteäfaasimikrouutto-kaasukromatografi-massaspektrometriä (SPME-GC-MS). Mittauksia varten rakennettiin näytteenottosysteemi, jonka avulla yhdistettiin bakteeriviljely, SPME-näytteenotto sekä yhdisteiden reaaliaikainen analyysi protonisiirtoreaktio-massaspektrometrillä (PTR-MS). Työn tarkoituksena oli tutkia, millaisia haihtuvia yhdisteitä suun bakteerit tuottavat ja tuottavatko bakteerit sellaisia yhdisteitä, joita voidaan mahdollisesti käyttää kyseisiä bakteereja indikoivina merkkiaineyhdisteinä tulevaisuudessa. Tutkimuksessa identifioitiin kahden patogeenin, jotka olivat Porphyromonas gingivalis ja Prevotella nigrescens, tuottamat haihtuvat yhdisteet ja molemmille bakteereille löydettiin kaksi potentiaalista merkkiaineyhdistettä, joiden avulla bakteerit voidaan erottaa toisistaan sekä mahdollisesti muista suun patogeeneista. P.gingivalis tuotti kaksi spesifistä esteriä, isoamyyli asetaattia ja isoamyyli propionaattia, ja P.nigrescens 3-(metyylitioli)propionaalia sekä 2-metyylibutaanihappoa. Tutkimuksen perusteella ei voida kuitenkaan tehdä laajoja johtopäätöksiä, koska kyseisissä analyysi- ja bakteeriviljelyolosuhteissa on analysoitu vain kahden patogeenisen bakteerin tuottamat yhdisteet, sillä kahden muun tutkimukseen valitun bakteerin viljely ei onnistunut.
  • Rajala, Annaleena (2019)
    Vakuutusyhtiön on pyrittävä ennustamaan tulevia korvauskuluja. Yhdistetty satunnaismuuttuja, joka kertoo määrätyn ajanjakson vahinkojen suuruuksien yhteissummasta, on kokonaisvahinkomäärä. Tutkielmassa suurista kokonaisvahinkomääristä puhutaan silloin, kun kokonaisvahinkomäärä noudattaa paksuhäntäistä jakaumaa. Tutkielman tarkoitus on tutkia paksuhäntäisten jakaumien ominaisuuksia ja sitä, miten esimerkiksi kokonaisvahinkomäärän jakauma olisi mahdollista tunnistaa paksuhäntäiseksi. Tutkielmassa tarkastelu on rajattu pääasiassa jakaumiin, joiden häntäfunktio on potenssifunktio, ja säännöllisesti vaihteleviin jakaumiin. Yksittäisten vahinkojen suuruuksien, vahinkojen lukumäärän ja kokonaisvahinkomäärän jakauman tunnistamista varten tutkielmassa on esitelty muutama estimaattori. Näitä käytetään lähinnä graafisessa muodossa. Menetelmiä on havainnollistettu soveltamalla niitä sekä tanskalaiseen palovakuutusdataan että sopivaan simuloituun dataan. Kaikkia menetelmiä on pyritty tarkastelemaan sekä positiivisten että negatiivisten ominaisuuksien näkökulmasta. Hill-estimaattoria on käsitelty muita perusteellisemmin ja sen osalta on esitetty tarkentuvuustulos. Tutkielmassa on myös esitetty tuloksia siitä, ettei paksuhäntäisyys katoa riippumattomassa tilanteessa: vahinkojen suuruuksien tai vahinkojen lukumäärän noudattaessa paksuhäntäistä jakaumaa, myös kokonaisvahinkomäärä noudattaa paksuhäntäistä jakaumaa ja jakaumista paksuhäntäisempi hallitsee kokonaisvahinkomäärän jakaumaa. Lopuksi on tarkasteltu neljää perinteistä jälleenvakuutussopimusta ja niihin liittyviä haasteita silloin, kun kokonaisvahinkomäärä on suuri. Tutkielman pääteoksena on toiminut Sidney I. Resnickin teos Heavy-Tail Phenomena: Probabilistic and Statistical Modeling (Springer, 2007).
  • Nyandoto, Eveliina (2014)
    Työssäni käsitellään suurten poikkeamien teoriaa, erityishuomiona Cramérin lause. Työn tavoitteena on sekä esitellä suurten poikkeamien matemaattis-teoreettista tulkintaa että pyrkiä tuomaan esiin hyödyllisiä sovelluskohteita erityisesti vakuutus- ja finanssimatematiikan näkökulmasta. Työn aluksi määritellään momentit generoiva funktio, karakteristinen funktio ja kumulantit generoiva funktio, sekä esitetään yksinkertaisia esimerkkejä gamma-jakautuneelle satunnaismuuttujalle. Näiden määritelmien avulla muodostetaan edelleen Legendre-Fenchel-transformaatio, jonka on tärkeä käsite suurten poikkeaminen teorian ymmärtämiseksi. Legendre-Fenchel, eli konveksiin konjuganttimuunnokseen viitataan usein tässä yhteydessä nimellä vauhtifunktio. Todennäköisyysmitta ja σ-algebra, sekä ehdollisen odotusarvon määritelmät esitetään lyhyesti tukemaan Cramérin lauseen syvempää ymmärtämistä. Suurten poikkeamien teoriaa käytetään esimerkiksi todennäköisyysteorian piirissä tutkittaessa asymptoottisten häntätodennäköisyyksien kulkua. Sen avulla tutkitaan suurten lukujen lain suppenemisvauhtia. Tässä työssä tarkemman tarkastelun kohteeksi on otettu Cramérin lause, jonka todistus esitetään yksityiskohtaisesti. Todistuksessa käytetään hyväksi muun muassa Chebychevin epäyhtälöä, mittamuutosta sekä Lebesguen monotonista suppenemisteoriaa. Työn lopuksi käsitellään lyhyesti luottoriskillisiä sijoituskohteita ja niiden analyysiä. Työssä esitetään muutamia peruskäsitteitä luottoriskillisten sijoituskohteiden sekä niitä koskevien sijoituspäätösten ymmärtämisen tueksi. Numeerisessa esimerkissä havainnollistetaan aiemmin esitetyn teorian sovellusta yrityslainamarkkinaan. Tarkastelun kohteena ovat Euroopan ja Yhdysvaltojen markkinat, sekä talouden syklit nousu-, huippu-, lasku- ja lamakausi. Muodostamalla high yield ja investment grade -sijoitusluokkiin kuuluvia yrityslainoja sisältävä sijoitussalkku ja tutkimalla sen luottotapahtuman yhteydessä aiheuttamia tappioita päästään näkemään suurten poikkeamien teorian tulkintaa käytännössä.
  • Isojärvi, Juha-Antti (2014)
    Tutkielmassa todistetaan suurten poikkeamien periaate satunnaisessa ympäristössä kulkevan satunnaiskulun nopeudelle. Tutkielma koostuu teoriaosasta ja sovellusosasta. Teoriaosa käsittelee suurten poikkeamien teoriaa siltä osin, kuin sitä tarvitaan sovellusosan päätuloksen todistamiseen.
  • Nylund, Hanna (2022)
    Derivatan är ett mycket viktigt begrepp inom matematiken, men det är samtidigt ett begrepp som inte alltid är helt lätt för studerande att lära sig. I denna avhandling har jag studerat den forskning som finns kring svårigheter med inlärningen av derivatan och samlat de vanligaste problemen. Det som forskningen visar är att differenskvoten, och speciellt gränsvärdet av differenskvoten, är något som många studerande har svårigheter med. Många studerande är också osäkra på kopplingen mellan kontinuitet och deriverbarhet och är ovilliga att använda differenskvoten för att undersöka deriverbarheten. Ytterligare ett problem är att vissa studerande har bristfälliga kunskaper om mera grundläggande koncept, som exempelvis funktionsbegreppet, och därför saknar en stadig grund att bygga vidare på. För att försöka underlätta inlärningen av derivatan föreslår forskare att man i undervisningen borde fokusera på derivatans koppling till företeelser i verkliga livet, så att de studerande kan dra nytta av egna erfarenheter av till exempel hastighet och acceleration. Undervisningen borde också ha ett undersökande perspektiv så att de studerande delvis själva får upptäcka varför de olika begreppen behövs och är definierade på det sätt de är. Förutom detta bör det sättas stor vikt vid att de studerande utvecklar en relationell förståelse för derivatan. Slutligen innehåller denna avhandling en serie uppgifter på temat derivata, vars syfte är att angripa några av de problemområden som identifierats och samtidigt dra nytta av de utvecklingsförslag som förts fram. Förhoppningen är att detta material, använt som komplement till den vanliga undervisningen, skulle kunna bredda och fördjupa gymnasiestuderandes förståelse av derivatan.
  • Kaislaniemi, Lars (Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2011)
    This study reviews the thermophysical properties of rocks and the lithosphere and describes a one dimensional thermal numeric model of hypothetical 20 km thick overthrust plate obtruded on to the Archeaen craton in the Svecofennian orogeny (1.92-1.77 Ga). The objective is to find out if the overthrust plate and its radiogenic heat sources were able to produce the thermal effects observed on the current erosion level of the Archaean craton. Heat transfer in lithosphere is assumed conductive, and advective heat transfer due to melting and melt transfer is supposed negligible. The study area is located in the Eastern Finland, approximately current Kainuu and Northern Karelia regions, east from the most active orogenic belt (Raahe-Ladoga zone), so that orogenic magmatism can be neglected. Physical parameters and boundary conditions for the model are from different earlier published sources: deep seismic profiles (rock variation in depth), laboratory measurements (heat production and conductivity of rocks), field measurements (heat flow densities), and pT(t) estimations from the Finnish precambrian to estimate the size and thickness of the sheet. Comparison of the modelling results to previous K-Ar datings and other pTt estimations show, that the effect of the overthrust sheet has been adequate (max. T 450°C at 4 kbar) to produce the K-Ar resetting ages measured from the Archaean bedrock at current erosion level. No other kind of thermal activation in lithosphere is required. Results show possibly very minor partial melting in upper middle crust underneath the overthrust sheet.
  • Lehmonen, Lauri (2016)
    Sydänlihas liikkuu lyödessään kolmiulotteisesti, vuoroin supistuen ja rentoutuen. Vasen kammio on sydämen kammioista vahvin ja sen seinämä paljon oikeaa kammiota paksumpi. Sydämen tomografisen ja kolmiulotteisen liikkeen mallintamiseksi on kehitetty useita menetelmiä, joista sydämen seinämässä sijaitsevien yksittäisten pisteiden seuraamiseen vain magneettikuvaus on riittävän tarkka. Tagging on magneettikuvausmenetelmä, jonka avulla voidaan luoda magneettikuviin näkyviä viiva- tai ristikkokuvioita. Kuvion luonnissa käytetään hyväksi vety-ydinten magneettisia ominaisuuksia samoin kuin itse magneettikuvan luonnissakin. Tästä johtuen kuvio liikkuu sydänlihaksen liikkeen mukana ja tätä liikettä voidaan magneettikuvasarjoista seurata sekä visuaalisesti että erilaisilla analysointityökaluilla. Tämän työn tarkoituksena on esitellä tagging-magneettikuvauksen perusteita ja perehtyä tagging-kuvion kvantitatiiviseen analyysiin käyttämällä Harmonic Phase Flow (HPF) -analysointiohjelmaa. Työssä käsitellään tagging-magneettikuvauksen perusteita sekä esitellään matematiikkaa, johon HPF-algoritmi pohjautuu. Algoritmia käytetään yhdeksän terveen verrokin, kahdeksan nivelreumapotilaan ja kahdeksan fibromyalgiapotilaan tagging-analysiin. Analyysiohjelman avulla on kvantifioitu näiden henkilöiden sydämen vasemman kammion apikaalinen ja basaalinen kiertymä sekä näiden tasojen välinen vääntö. Tulokseksi saatiin (asteina) systolen lopussa eri ryhmien apikaaliseksi kiertymäksi, basaaliseksi kiertymäksi ja väännöksi: Terveet verrokit 4◦ ± 2◦, -1,8◦ ± 0,7◦ ja 6◦ ± 2◦; Nivelreumapotilaat 3,9◦ ± 1,3◦, -2,2◦ ± 1,5◦ ja 6◦ ± 2◦; Fibromyalgiapotilaat 5,1◦ ± 1,5◦, -1,8◦ ± 0,9◦ ja 6,9◦ ± 1,4◦. Tulosten perusteella systolen lopussa eri ryhmien välillä ei ole suuria eroja niin vasemman kammion kiertymässä kuin väännössäkään. Systolen alkuvaiheessa nivelreumapotilaiden basaalinen kiertymä on keskimäärin alhaisempi kuin muilla ryhmillä, minkä vuoksi myös vääntö systolen alkuvaiheessa on voimakkaampaa. Tässä työssä käytetty otos on kuitenkin pieni ja kattavien johtopäätösten tekemiseksi on analyysi tehtävä suuremmalle joukolle.
  • Kuusela, Pyry (2017)
    In this thesis, we discuss the Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) model and tensor models with similar properties. The SYK model is a quantum field theoretical model describing N interacting fermions, whose coupling constants are drawn from a Gaussian ensemble. Noteworthy properties of the SYK model include that it is analytically solvable in the large N limit, that it exhibits conformal symmetry at low energies and that it is maximally chaotic. These properties are remarkably similar to those of a 1 + 1 dimensional Schwarzschild black hole. It has been conjectured the SYK model is a holographic dual to the black hole. We introduce a set of Feynman rules for the SYK model. Using these rules, we show that in the large N limit the diagrams that contribute to the two-point function are all so-called iterated melonic diagrams. This allows us to derive a Schwinger-Dyson equation for the two-point function, which, in turn, can be solved exactly in the infrared limit. We also consider the four-point function. In the large N limit, the leading-order correction to the four-point function is given by so-called ladder diagrams. This allows us to derive an explicit expression for the four-point function. The SYK model can be generalized in a few different ways. In this thesis, we consider the generalization where the fermions act through q-fold interactions instead of quartic interactions present in the original SYK model. In particular, considerable simplifications can be achieved in the q → ∞ limit or q = 2 case, which we study. While the SYK model has many interesting properties, its random couplings limit its usability especially as a dual to a Schwarzschild black hole. We therefore also consider tensor models which do not have this drawback but manage to preserve the interesting properties of the SYK model. In the last chapter, we briefly inspect the chaotic behaviour of the SYK and tensor models and derive Lyapunov exponent for them. It can be shown that the expression saturates an upper bound for Lyapunov exponents of a large class of quantum systems, including large N systems.
  • Malmström, Marjo (2014)
    Syklisiä imiinejä on eristetty ja niiden rakenteita on määritelty 1990-luvulta alkaen. Syklisiä imiineitä ovat spirolidit, gymnodimiinit, pinnatoksiinit, preteriatoksiinit, prorosentrolidit ja spiro-prorosentrimiinit. Koska syklisten imiinien myrkyllisyydestä ihmisille ei ole tarpeeksi tietoa, ei niiden pitoisuuksille simpukoissa ole asetettu raja-arvoa, eikä niitä kontrolloida. Yhdisteet ovat kuitenkin sisältyneet perinteisesti käytettyyn hiiritestiin, joka ilmaisee myrkkyjen kokonaispitoisuuden. Koska nestekromatografia-tandemmassaspektrometria on nyt korvannut hiiritestin virallisena säännösteltävien lipofiilisten toksiinien analyysimenetelmänä, jäävät sykliset imiinit analysoimatta ja markkinoille saattaa päätyä yhdisteitä sisältäviä simpukoita. Tutkijat ovatkin viime aikoina olleet kiinnostuneita syklisten imiinien kvantitatiivisten analyysimenetelmien kehittämisestä. Kirjallisessa osassa katsastetaan aihealueen tutkimustieto (2004–20014). Syklisten imiinien määrittämiseen simpukoista on käytetty lähes yksinomaan nestekromatografia-tandemmassaspektrometriaa. Menetelmiä on kehitetty joko niin, että on optimoitu vain syklisten imiinien analysointi tai on käytetty monitoksiinimenetelmää, jossa syklisten imiinien lisäksi detektoidaan muita yhdisteryhmiä. Suurin osa tutkijaryhmistä on keskittynyt kehittämään monitoksiinimenetelmää, jossa syklisiä imiinejä analysoidaan yhdessä säännöstellyiden lipofiilisten yhdisteiden kanssa. Syklisisistä imiineistä lähinnä 13-desmetyylispirolidi C:n ja gymnodimiinin A:n pitoisuuksia on määritetty. Muiden yhdisteiden ja analogien määrittämistä on haitannut sertifioitujen standardien ja materiaalien puute. Menetelmissä on tutkittu lähinnä erilaisia kromatografisia olosuhteita (hapan, emäksinen, neutraali). Muutama tutkijaryhmä on myös validoinut kehittämänsä menetelmän sisäisesti laboratoriossaan. Kokeellisessa osassa käsitellään hydrofiilisen vuorovaikutuskromatografia-tandemmassaspektrometriamenetelmän (HILIC-MS/MS) kehittämistä esikäsittelyineen saksitoksiinien pitoisuuksien määrittämiseksi simpukoista Elintarviketurvallisuusvirastossa. Optimaaliset HILIC-MS/MS -olosuhteet muodostivat kompromissina aikaisin eluoituvien neutraalien ja lopussa eluoituvien kahdenarvoisten johdannaisten välille. Useista testatuista erilaiseen vuorovaikutukseen perustuvasta kiinteäfaasiuuttosorbentista ja muista puhdistusmenetelmistä vain HILIC-patruuna pidätti ja eluoi kaikki myrkyt edellyttäen että näytteen vesipitoisuus ei ylittänyt 14 %. Tutkituista uutoista toimi parhaiten uutto asetonitriilivesimuurahaishapposeoksella, johon lisättiin ennen kiinteäfaasiuuttoa asetonitriiliä (veden osuus 10 %). Kun kehitetyllä menetelmällä analysoitiin saksitoksiineja, havaittiin voimakas matriisivaikutus (5-52 %). Saanto vaihteli erittäin paljon eri analogien ja tutkittujen pitoisuuksien välillä (11–156 %) Tutkitun Euroopan vertailulaboratorion näytteen saksitoksiini-, gonjautoksiini 2-, gonjautoksiini 3- ja dekarbamouyyliisaksitoksiinipitoisuudet olivat vertailukelpoisia muiden vertailulaboratorion testiin osallistujien tulosten kanssa. Näytteestä löytyneen GTX 1 ja 4 -yhdisteiden huono resoluutio esti yhdisteiden kvantitoinnin.
  • Mäkinen, Jenni (2013)
    Tässä tutkielmassa perehdytään niin yleiseen talouteen kuin vakuutustoimintaankin vaikuttaviin sykleihin, eli toistuviin nousu- ja laskukausiin. Ensin esitellään erilaisia syklejä yleisellä tasolla; miksi, miten ja millä talouden osa-alueilla mitkäkin syklit vaikuttavat. Sitten perehdytään vakuutustoimintaan vaikuttaviin sykleihin, ja niiden syihin ja seurauksiin, sekä esitetään keinoja, millä vakuutusyhtiöt voivat suojautua syklisyyttä vastaan. Tässä tulee myös esille tasoitusvastuun käsite, ja sen merkitys vakuutustoiminnassa. Aivan ensin on kuitenkin oleellista esittää aikasarja-analyysin keskeisiä tuloksia, sekä johtaa esitykset autoregressiivisille prosesseille, sillä ne ovat hyödyllisiä ja yleisesti käytettyjä mallinnuskeinoja sykleille. Ne huomioivat vahinkoprosessin satunnaisuuden satunnaismuuttujan välityksellä. Tässä satunnaismuuttuja on valkoinen kohinaprosessi, joka aiheuttaa vahinkoprosessiin puhtaasti satunnaisia sykähdyksiä. Myöhemmin muodostetaan syklimalleja vakuutusmatemaattisesta näkökulmasta. Esille nousevat tapaukset, joissa vahinkoprosessissa tapahtuu erilaisia muutoksia, nousuja ja hypähdyksiä, jotka vaikuttavat yhtiön pääomaan ja sitä kautta hinnoitteluun aiheuttaen hinnoittelu- ja solvenssiprosesseihin syklistä luonnetta. Yleinen syklisyyden muoto on sinimuotoinen. Vahinkoprosessi itsessään voi olla sinimuotoinen, tai vahinkoprosessin muutos saattaa aiheuttaa hinnoitteluprosessiin sinimuotoista syklisyyttä. Myös autoregressiivisiä prosesseja (tässä tutkielmassa AR(2)-prosesseja) voidaan hyödyntää vakuutuksen hinnoittelussa. Niissä edellisten vuosien hinnat vaikuttavat määrättyjen kertoimien välityksellä nykyhetken hintaan. Hinnoittelussa on kuitenkin sopivaa jättää kohinaprosessi pois, jotta satunnaisuus häviää ja hinnoitteluprosessista tulee sinimuotoinen. Tällaisesta hinnoittelusta on esitetty esimerkki kappaleen 4 lopussa. Hinnoittelumetodeista esitellään myös kontrolliteoria, joka perustuu kokemusperäiseen vakuutuksen hinnoitteluun. Siinä vakuutusmaksu mitoitetaan edellisvuoden tai useamman edellisen vuoden kokonaisvahinkomäärän, sekä edellisen vuoden vakuutusmaksun perusteella käyttäen tasoitusparametria, joka määrää, missä määrin edellisen vuoden maksu ja vahinkomäärä otetaan huomioon. Lopuksi vielä vertaillaan klassisen mallin vararikkotodennäköisyyttä syklimuuttujalla varustetun vahinkoprosessin vararikkotodennäköisyyteen Lundbergin eksponentin avulla, kun alkupääoma oletetaan suureksi. Mitä suurempi on tutkittavan vahinkoprosessin Lundbergin eksponentti, sitä pienempi on vararikkotodennäköisyys. Tutkitaan vararikkotodennäköisyyksiä, kun vahinkoprosessiin vaikuttavana syklimuuttujana on sinimuotoinen aalto, sekä 2-tilainen Markovin ketju, jolla on taipumusta pysyä nykytilassa.
  • Otama, Liisa (2015)
    Optiset isomeerit ovat fysikaalisilta ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan ovat yhtenevät, mutta niiden biologiset ominaisuudet voivat poiketa toisistaan huomattavasti. Isomeerien analysointi onkin siksi tärkeä osa narkoottisten yhdisteiden tutkimusta. Usein toinen enantiomeereistä ei aikaansaa elimistössä toivottua vaikutusta ja siten sen muodostumista halutaan kontrolloida jo synteesivaiheessa. Toisaalta, joskus epätoivottu enantiomeeri saattaa olla haitallinen ja siksi sen pitoisuutta esimerkiksi lääkeaineessa kontrolloidaan lailla. Myös kiraalisten huumausaineiden analytiikassa on tärkeää selvittää näytteessä vallitsevana oleva enantiomeeri. Syklodekstriinejä käytetään yleisesti hyödyksi enantiomeerien analytiikassa. Ne ovat syklisiä oligosakkarideja, jotka muodostuvat tyypillisesti kuudesta kahdeksaan glukopyranoosiyksiköstä. Syklodekstriinien rakenne muodostaa onttoa katkaistua kartiota, jonka ulkopuoli on sisäpuolta hydrofiilisempi. Hydrofiilisen ulkokuoren ansiosta natiivit syklodekstriinit ovat suhteellisen vesiliukoisia. Hydrofobinen sisäosa puolestaan on omiaan sitomaan analyyttien hydrofobisia osia joko kokonaan tai osittain muodostaen syklodekstriini-analyytti –inkluusiokompleksin. Luonnossa esiintyvät α-, β- ja γ-syklodekstriinit ovat varauksettomia mutta lisäämällä näihin varauksellisia funktionaalisia ryhmiä voidaan varausta muuttaa. Syklodekstriinien käyttö kiraalisessa kapillaarielektroforeesissa perustuu niiden kykyyn muodostaa enantiomeerien kanssa inkluusiokomplekseja. Tavallisimmin syklodekstriinit lisätään suoraan taustaelektrolyyttiin, jolloin enantiomeerit voidaan erottaa päällystämättömällä kapillaarilla. Kapillaarielektrokromatografiassa kiraaliset selektorit kuitenkin sidotaan yleensä stationaarifaasiin. Inkluusiokompleksin muodostuessa enantiomeerien elektroforeettinen liikkuvuus joko nopeutuu tai hidastuu, riippuen kompleksin ja syklodekstriinin varauksesta sekä systeemin polariteetista, jolloin ne saadaan erotetuksi toisistaan.. Kokeellisessa tutkimuksessa kehitettiin menetelmä metorfaanienantiomeerien erottamiseksi kiraalisella kapillaarielektroforeesilla käyttäen syklodekstriiniselektoreita. Dekstrometorfaani on yleinen lääkeaine esimerkiksi yskänlääkkeissä, kun taas levometorfaani on luokiteltu huumeeksi. Menetelmällä saavutettiin erinomainen kiraalinen resoluutio analyysiajan jäädessä alle yhdeksään minuuttiin.