Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta

 

Recent Submissions

  • Kodra, Sanna Marika (2015)
    Albanialainen peruskoulu muistuttaa rakenteeltaan suomalaista peruskoulua, mutta sosioekonomiset ja kulttuurilliset taustat antavat albanialaiselle koulujärjestelmälle ja oppilaille aivan erilaiset lähtökohdat kuin mihin suomalaiset ovat tottuneet. Aiemmat tutkimukset liittyen albanialaiseen koululaitokseen ovat tuoneet esille oppilaiden matematiikan heikon tason, oppilaiden vahvan avaruudellisen hahmottamiskyvyn, opettajien arvostuksen ja positiivisen asenteen koulua kohtaan, vaikkakin työrauhaongelmia esiintyy. Monimenetelmällisessä tutkimuksessa, jossa oli käytössä sekä laadullista että määrällistä aineiston analysointia sekä etnografista kuvailua, halusin selvittää millaista matematiikkaa kolmasluokkalaisten albanialaisten oppilaiden piirroksissa esiintyy ja millainen tunneilmapiiri heidän tunneillaan vallitsee. Tutkimukseen osallistui 47 oppilasta. Tutkimus suoritettiin piirrostutkimuksena kevätlukukauden loppupuolella 2012 Elbasanissa, Albaniassa. Piirrosaineisto analysoitiin valmiin kriteeristön avulla. Analysointi jakautui kahteen osaan: matematiikkaan ja tunneilmapiiriin. Analysoinnissa toin esille luokittelujen mukaisesti piirroksissa esiintyneet keskeiset piirteet. Tutkimuksen piirroksissa matematiikan osalta esiintyi enemmistönä lukualueen 0 – 100 lukuja, mikäli lukuja ylipäänsä oli tuotu piirroksissa esille. Luokan A piirroksissa geometria oli vahvemmin läsnä, kun taas luokan B oppilaat olivat keskittyneet peruslaskutoimituksiin. Molempien luokkien matematiikan kompleksisuus jäi rutiinitehtävien tasolle. Tunneilmapiiriltään oppilaat olivat piirtäneet itsensä iloisiksi, mikäli ilmeet tuotiin esiin. Samoin opettaja oli kuvattu iloisena, mikäli kasvojen ilmeet olivat tunnistettavissa. Vahvin piirre ja samalla yhteinen kaikille piirroksille oli opettajan hiljainen läsnäolo – puhe- tai ajatuskuplia ei opettajalle oltu piirretty.
  • Lahdenperä, Juulia (2015)
    Tehostetun kisällioppimisen menetelmä on Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksella kehitetty oppimismenetelmä, jonka keskeisiä teemoja ovat tekemällä oppiminen, yhteisöllisyys ja asiantuntijaksi kasvaminen. Kisällioppimisen menetelmää on sovellettu matematiikan yliopisto-opetuksessa vuodesta 2011 lähtien. Tässä tutkimuksessa käsitellään tehostetun kisällioppimisen menetelmän keskeisten osa-alueiden, kurssitehtävien tekemisen ja ohjaukseen osallistumisen vaikuttavuutta opiskelijan matemaattiseen osaamiseen. Matematiikan kielelliset elementit ja niiden hallinta ovat keskeisiä matematiikan osaamisen osa-alueita, ja matemaattisen kirjoittamisen arviointi antaa laajempaa tietoa opiskelijan matemaattisesta osaamisesta ja syvällisestä ymmärtämisestä. Matemaattisen osaamisen arvioinnissa käytettiinkin perinteisen matemaattisen sisällön arvioinnin lisäksi matematiikan kirjoittamisen arviointia. Arvioinnit suoritettiin kurssin Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I kurssikokeella, sekä arvioimalla yksi kurssikokeen tehtävistä matemaattisen kirjoittamisen osalta. Kurssitehtävien tekemisen ja matemaattisen osaamisen välinen korrelaatio oli positiivinen sekä matemaattisen sisällön että matematiikan kirjoittamisen arvioinnin osalta. Kurssitehtävien tekemisen ja ohjaukseen osallistumisen välinen suhde ei ollut selkeästi havaittavissa. Ohjaukseen osallistumisen vaikuttavuus ei näkynyt suoraan kurssikokeella arvioidussa osaamisessa. Ohjaukseen aktiivisesti osallistuneet opiskelijat saivat kuitenkin keskimäärin 40 prosenttia enemmän kurssitehtäviä tehdyksi ja hieman parempia pisteitä matematiikan kirjoittamisen arvioinnissa kuin opiskelijat, jotka eivät osallistuneet ohjaukseen. Tutkimus antoi lisätietoa tehostetun kisällioppimisen menetelmästä ja sen vaikuttavuudesta matematiikan yliopisto-opetuksessa. Tutkimustuloksia voidaankin hyödyntää jatkossa kisällikurssien suunnittelussa ja toteutuksessa.
  • Kuusimäki, Aino (2015)
    Tutkielma käsittelee kahta julkisen ja yksityisen välistä projektia, yhtä Helsingissä ja toista Berliinissä. Projekteissa yksityinen yritys toimii toimeenpanevana osapuolena sekä moderaattorina, välittävänä linkkinä kuntalaisten ja virastojen välillä. Kuntalaiset ovat kummassakin projektissa läsnä ”pyöreän pöydän” äärellä, ikään kuin tasavertaisena keskustelu- ja neuvottelukumppanina muiden kuntalaisten sekä projektien johdon kanssa. Tarkastelen tapauksia kahta teoriakokonaisuutta vasten. Ensimmäinen koskee uusliberalistista eetosta ja valtajärjestelmiä: niin kutsuttuun uuteen julkishallintoon kuuluvat muun muassahallinnon vallan hajauttaminen ja julkisten palveluiden yksityistäminen, sektoreiden välistenrajojen sumentuminen, projektiluontoisesti työskenteleminen ja kuntalaisiin suhtautuminenasiakkaina. Toinen teoriakehys liittyy osallisuuteen yhdyskuntasuunnittelussa: sosiaalisten tilojen ja kokemuksellisen tiedon merkitys on kasvanut kaupunkisuunnittelussa, mikä muuttaa oleellisesti sekä yhdyskuntasuunnittelijan ammattia että suunnitteluprosessia. Tutkin työssäni, miten uusi julkishallinto ja osallisuuden vaatimus yhdyskuntasuunnittelussa näkyvät kahdessa kaupunkisuunnitteluun liittyvässä projektissa. Kysyn, mitä hyötyä virastoille on moderaattorien palkkaamisesta, miten kasvokkaiset kontaktit ja moderaattorien läsnäolo vaikuttavat osallisuuteen ja millaisia motiiveja virastoilla on edistää osallisuutta. Primaariaineistona käytän projekteissa työskennelleiden ja yhden asukkaiden edustajan kanssa tekemiäni puolistrukturoituja asiantuntijahaastatteluita sekä lomakekyselyllä keräämiäni kokemuksia osallistetuilta kuntalaisilta. Vertailen projekteissa mukana olleiden henkilöiden kokemuksia ja käsityksiä projekteihin liittyvistä aiheista niin projektien sisäisesti kuin niitä toisiinsa rinnastamalla. Aineistoa täydentää havainnointi. Tutkimus osoittaa, että moderaattorista on hyötyä viraston tehtävien aika- ja tiedollisten resurssien lisääjänä. Moderaattori lisää työvoimaa ja ammattitaitoa lyhytaikaisiin tehtäviin ja voi toimia temaattisesti tai alueellisesti kohdennetummin kuin viraston työntekijät. Lisäksi moderaattorin avulla voidaan käydä niin kuntalaisten välisiä kuin kuntalaisten ja viraston välisiä keskusteluja suhteellisen puolueettomalla maaperällä. Tutkimuksen perusteella virastojen ja kuntalaisten välille liittyy lähtökohtaisesti jännitteisyyttä. Kuntalaiset haluaisivat nähdä vaikuttavansa osallistumiinsa hankkeisiin, mutta viranomainen ei voi luvata sitä. Moderaattori helpottaa keskusteluyhteyden luomisessa, pehmittää jännitteitä ja lisää tieto- ja aikaresursseja hankkeissa, joissa osallisuus on keskeisessä asemassa.
  • Kallajoki, Liisa (2015)
    Beta-diversity describes the change of community composition between sites. It is an important, albeit poorly understood component of biodiversity, which often represents regional diversity more profoundly than local species richness. Studying the relationship between diatom community composition and elevation increases our understanding of the mechanisms governing regional diversity patterns. Traditionally small organisms with high population densities have been thought to be omnipresent, restricted only by prevailing environmental conditions, with no biogeographical patterns, unlike those found in macro-organisms. In this thesis beta-diversity will be studied on four elevational gradients (n=64) using Sørensen, Simpson and Morisita-Horn indices. Because the relative importance of spatial control and environmental variables vary across spatial scale, I examine the change in community composition between all the sites along the elevational gradient and at a smaller scale between adjacent sampling sites. The rate of distance decay will also be examined as the halving distance of community similarity. Since total species diversity is closely associated with species range size, I will also observe Rapoport’s rule, which states that elevational ranges of species are generally wider at higher elevations than at lower elevations due to climatic variability. Linear regression and Mantel tests were the statistical methods used to study beta-diversity. Redundancy analysis (RDA) and cluster analysis were also used as multivariate methods. The effect of elevation on large scale species turnover was statistically very significant on all study gradients with both simple and partial Mantel tests (r=0.368–0.742 P=0.001). The effect of environmental variables was statistically very significant only in the Pyrenees, as opposed to the streams around the Kilpisjärvi area. The effect of elevation on small scale beta-diversity was statistically significant only in the Pyrenees (P=0.001) and Helligskogen (P<0.05). The halving distance of compositional similarity was shortest in the Pyrenees (24 % of the whole length of the gradient). A weak, but statistically significant Rapoport’s effect was observed only in Helligskogen. The findings suggest that vertical distance, i.e. elevation, was the major driver of diatom beta-diversity. The spatial structure driving beta-diversity had a greater effect on large scale species turnover than local environmental variables, except for in the Pyrenees where local biotic and abiotic factors were also statistically significant. The observed strong spatial structure thus represents large scale historical and climatic control rather than local environmental conditions.
  • Sirén, Miika (2015)
    Käyttöliittymän arviointimenetelmät voidaan jakaa kahteen eri kategoriaan: asiantuntija-arviointeihin ja empiirisiin menetelmiin. Asiantuntija-arvioinnit suorittaa käytettävyysasiantuntija, kun taas empiirisiin menetelmissä tarkastellaan testikäyttäjien tapaa käyttää testattavaa järjestelmää. Tässä tutkielmassa käsitellään kognitiivisista läpikäyntiä, simulointitestausta, käytettävyysläpikäyntiä ja käytettävyystestausta. Näistä menetelmistä kaksi ensimmäistä sijoittuu asiantuntija-arviointeihin ja kaksi jälkimmäistä empiirisiin käyttäjätesteihin. Tutkielmassa vertaillaan, millaisia käytettävyysongelmia arviointimenetelmillä löydetään. Lisäksi tutkitaan sitä, onko yhdellä menetelmällä löytynyttä käytettävyysongelmaa edes mahdollista löytää muilla menetelmillä. Vertailu tehdään suorittamalla kaikki menetelmät samaa testitehtävää käyttäen. Arvioinnin kohteena käytetään Matkahuollon ja VR:n verkkosivustoja. Arviointimenetelmillä löytyneet käytettävyysongelmat jaotellaan opittavuusongelmiin, turhaa kognitiivista työtä vaatineisiin ongelmiin, turhaa mekaanista työtä vaatineisiin ongelmiin, puuttuvaan toiminnallisuuteen liittyviin ongelmiin, tietosisällön aukkoihin liittyviin ongelmiin ja muihin ongelmiin. Työssä arvioidaan, olisiko yksittäinen ongelma mahdollista löytää muilla menetelmillä. Tutkielmassa vertaillaan, millaisia ongelmia löydettiin usealla menetelmällä. Lisäksi työssä käsitellään vain yhdellä arviointimenetelmällä löytyneitä ongelmia. Tutkielman tulosten perusteella voidaan todeta, että arviointiemenetelmillä on omat vahvuusalueensa. Kognitiivinen läpikäynti, käytettävyysläpikäynti ja käytettävyystesti auttavat opittavuusongelmien löytämisessä, kun taas simulointitestauksella voidaan paikantaa pääasiassa turhaan työhön liittyviä ongelmia. Useilla arviointimenetelmillä voidaan löytää samoja ongelmia, mutta kaikilla menetelmillä löydettiin testeissä sellaisia ongelmia, joita ei muiden menetelmien suorituksen aikana kohdattu. ACM Computing Classification System (CCS): Human-centered computing → HCI design and evaluation methods
  • Peuraniemi, Tuukka (2015)
    Työssä tarkastellaan sähköisen lääkemääräyksen toteutusta, joka pohjautuu kliinisen dokumentin arkkitehtuuri -standardiin (Clinical Document Architecture, CDA). CDA puolestaan pohjautuu HL7 V3-sanomastandardiin (Health Level 7 Version 3). Aluksi työssä käydään läpi CDA-standardin rakenne ja tietotyypit sekä millaisia vaatimuksia se asettaa kliinisille dokumenteille. Tämän jälkeen tarkastellaan sähköisen lääkemääräyksen tietosisältöä ja rakennetta sekä CDA:n asettamien vaatimusten täyttymistä. Työn tavoitteena on hahmottaa sähköisen lääkemääräyksen rakenteen ongelmakohtia, määrittää sähköisen lääkemääräyksen elinkaari sekä tarkastella, mitä eResepti- ja sähköinen lääkemääräys -termeillä tarkoitetaan lääkemääräyksen elinkaaren kontekstissa. Lääkemääräyksen rakennetta tarkastellaan suhteessa CDA-standardin mukaiseen rakenteeseen. Elinkaaren rakennetta ja lääkemääräyksen prosessien vaikutusta siihen tarkastellaan sen aikana muodostuvan tietorakenteen avulla. Sähköisen lääkemääräyksen rakenteessa havaittiin jo CDA:sta juontuvia ongelmia tapahtuma-luokkien epäselkeässä käytössä dokumentin rakenneluokkina, epäeheissä tietokokonaisuuksissa sekä ei-tapahtumien kuvaamisessa tapahtuma-luokilla. Tapahtuma-luokkien ongelmat juontuvat HL7 V3:sta, joka myöskin kärsii tapahtuma-luokkien ristiriitaisesta tulkitsemisesta. Elinkaaren tietorakenteessa epäkohtia olivat viittausketjun katkeaminen sekä siihen liittyvät varmentamattomat solmut. Synonymisina käytettyjen termien eResepti ja sähköinen lääkemääräys havaittiin eroavan toisistaan. Sähköinen lääkemääräys tarkoittaa lääkemääräysdokumenttia korjauksineen, kun taas eResepti kattaa lääkemääräyksen lisäksi myös sen prosesseista syntyvät dokumentit.
  • Palmerio, Erika (2015)
    Coronal Mass Ejections (CMEs) often travel in the interplanetary space faster than the ambient solar wind. When their relative velocities exceed the local magnetosonic speed, a shock wave forms. The region between the shock front and the leading edge is known as a sheath region. Sheaths are compressed regions characterized by turbulent magnetic field and plasma properties and they can cause significant space weather disturbances. Within the sheath region, it is possible to find fine structures such as planar magnetic structures (PMSs). The magnetic field vectors in a PMS are characterized by abrupt changes in direction and magnitude, but they all remain for a time interval of several hours nearly parallel to a single plane that includes the interplanetary magnetic field (IMF) spiral direction. PMSs have been associated to several regions and phenomena in the heliosphere, but many of them occur in CME sheath regions. This suggests that CMEs play a central role in the formation of PMSs, probably by provoking the amplification and the alignment of pre-existing discontinuities by compression of the solar wind at the CME-driven shock or because of the draping of the magnetic field lines around the CME ejecta. The presence of PMSs in sheath regions, moreover, suggests that PMSs themselves can be related to space weather effects at Earth, therefore a comprehensive study of PMS formation and structure might lead to a better knowledge of the geoeffectiveness of CMEs. This work presents the study of PMSs in the sheath region of CMEs with a magnetic cloud (MC) structure for a sample of events observed in situ by the ACE and WIND spacecraft between 1997 and 2013. The presence of fine structures is evaluated through the minimum variance analysis (MVA) method, needed for determining the normal vector to the PMS-plane. Then, the position of each PMS within its corresponding sheath region is determined and the encountered cases are divided into different groups. Eventually, a number of shock, sheath and MC properties is evaluated for each group, aiming to perform a statistical analysis. The conclusions are that PMSs are observed in 80% of the studied sheath events and their average duration is ∼5 hours. PMSs tend to form in certain locations within the sheath: they are generally observed close to the CME-driven shock, close to the MC leading edge or they span the whole sheath. PMSs observed near the shock can be associated to strong shocks, while PMSs located near the MC leading edge can be related to high density regions and, therefore, to compression.
  • Mattila, Markus (2015)
    Studerandes begreppsförståelse är av stort intresse inom fysikundervisningen. Inte minst eftersom slutprov och eventuella förhör ofta ämnar att summativt bedöma just denna begreppsförståelse. De olika fysikaliska begreppen förekommer dock inte som från varandra isolerade entiteter, utan är kopplade till varandra på olika sätt via modeller. I den här undersökningen utreds hurdana förklaringsmodeller studerande använder då de förklarar glödlampors relativa ljusstyrka i likströmskretsar. Förutom själva förklaringsmodellerna så undersöks även hur studerandes användning av förklaringsmodeller ändras då de löser samma uppgift andra gången. Dessutom granskas hurdana förklaringsmodeller används av de studerande som är bra på att lösa de framförda likströmskretsuppgifterna. Som grund för forskningen användes transkriberade intervjuer där studerande skulle göra förutsägelser om likströmskretsar som presenterades för dem. Som intervjuobjekt fungerade femton (N=15) studerande på Helsingfors universitet vilka alla var ämneslärarstuderande med fysik som biämne. Ur detta material plockades sex (N=6) studerande vilkas svar analyserades med hjälp av en latent innehållsanalys. Totalt tretton olika förklaringsmodeller kunde urskiljas i studerandes resonemang. Då studerande löste samma uppgift för andra gången kunde två saker observeras. Om lamporna i likströmskretsen hade samma resistans så minskade de studerande i regel på antalet förklaringsmodeller de använde. Men om lamporna i likströmskretsen hade olika resistans så kunde motsvarande minskning inte observeras. De studerande som ofta resonerade korrekt i uppgifterna använde sig av förklaringsmodeller där begreppen elektrisk effekt eller energi framkom.
  • Junttila, Sofia (2015)
    Kasviplanktonin määrä ja tuotanto on tärkeä tekijä Itämeren rehevöitymisen arvioinnissa. Kasviplankton reagoi nopeasti, jos veden ravinteiden (erityisesti typen ja fosforin) määrät tai suhteet muuttuvat. Kasviplanktonin kevätkukinta on merkittävä vuosittainen tapahtuma Itämerellä. Kevätkukinnan aikana saavutetaan kasviplanktonin kasvukauden huippu, ja suuri osa vuotuisesta tuotannosta tapahtuu kevätkukinnan aikana. Kevätkukinnan aikana kasviplanktonin määrä vedessä vaihtelee suuresti ajallisesti ja paikallisesti. Kevätkukinnan seurannassa saavutetaan paras ajallinen ja paikallinen kattavuus käyttämällä kaukokartoitusinstrumentteja ja Alg@line-mittauksia. Tässä tutkimuksessa kehitettiin ja testattiin kevätkukinnan indikaattoreita Suomenlahdella ja Saaristomerellä. Kevätkukinnan indikaattoreita ovat kukinnan alku, kesto, huippu eli suurin pitoisuus, huipun ajankohta ja kukinnan intensiteetti. Indikaattorit määriteltiin aluekohtaisesti a-klorofyllipitoisuuden aikasarjoista vuosina 2003–2011. Aikasarjat laskettiin Envisat-MERIS -instrumentin ja Alg@line-laivojen havainnoista. Tulokset osoittivat, että MERIS- ja Alg@line-aineistot soveltuvat kasviplanktonin kevätkukinnan indikaattorien määrittämiseen. Pilvisyys tai jääolot voivat ajoittain estää a-klorofyllin havaitsemisen MERIS-instrumentillla, jolloin Alg@line-mittauksia voidaan käyttää täydentämään havaintoja niillä alueilla, joiden läpi Alg@line-laivat kulkevat. Tuloksien mukaan kasviplanktonin indikaattorit, erityisesti intensiteetti, vaihtelevat eri alueilla paljon. Myös vuosien väliset erot ovat huomattavia. Kahdella tutkimusalueella MERIS- ja Alg@line-aineistoista laskettuja intensiteetti-indeksejä verrattiin toisiinsa ja pyrittiin määrittämään indeksin trendi kullakin alueella. Nousevia trendejä ei havaittu, mikä on Itämeren rehevöitymisen ja ekologisen tilan kannalta hyvä. Kasviplanktonin kevätkukinnan indikaattoreita voidaan tulevaisuudessa käyttää operatiivisesti. MERIS-instrumentin tilalla on mahdollista käyttää muita kaukokartoitusinstrumentteja, jotka soveltuvat a-klorofyllin seurantaan. Tulevan Sentinel 3A -satelliitin mukan oleva OLCI-instrumentti soveltuu parhaiten kevätkukinnan seurantaan Itämerellä. Ennen Sentinel 3A -satelliitin laukaisua käytössä ovat esimerkiksi Aqua MODIS -ja Suomi NPP VIIRS -instrumentit. Alg@line-aineistoa voidaan yhdistää kaukokartoitusaineistoihin, jolloin saadaan mahdollisimman suuri ajallinen ja paikallinen kattavuus.
  • Gustafsson, Eeva (2015)
    Tutkielmassa perehdyttiin ylioppilaskirjoitusten fysiikan ainereaalikokeen oppiainerajat ylittäviin kysymyksiin. Kymmenen tutkintokerran kysymyksiä analysoitiin, ja ne luokiteltiin oppiainerajat ylittäviin ja pelkästään fysiikkaan liittyviin kysymyksiin. Tämän jälkeen oppiainerajat ylittäville kysymyksille tehtiin tarkempi luokitus niissä esiintyvän toisen oppiaineen, fysiikan oppisisällön ja taksonomiataulukon perusteella. Tutkimuksessa havaittiin, että oppiainerajat ylittäviä tehtäviä on esiintynyt fysiikan ainereaalissa melko vähän. Tosin, jos kaikki matematiikan taitoja edellyttävät tehtävät olisi laskettu oppiainerajat ylittäviksi tehtäviksi, olisi ainerajat ylittäviä tehtäviä ollut selkeästi enemmän. Tutkimuksessa päädyttiin kuitenkin luokittelemaan suurin osa tehtävien matematiikasta fysiikan menetelmätiedoksi. Löydetyissä oppiainerajat ylittävissä tehtävissä esiintyi eniten fysiikan lisäksi maantieteeseen ja biologiaan liittyviä tehtäviä. Muita yhdistettyjä oppiaineita olivat kemia, matematiikka ja yhteiskuntaoppi. Fysiikan kursseista tehtävissä tarvittiin eniten kurssien Fysiikka luonnontieteenä, Lämpö ja Aallot tietoja. Taksonomiataulukossa analysoidut tehtävät sijoittuivat taulukon keskiosaan. Tehtävät edustivat käsite- ja menetelmätietoa sekä ajattelun taitojen tasoja ymmärtää, soveltaa ja analysoida. Lopuksi tutkielmassa esitettiin ehdotuksia uusiksi oppiainerajat ylittäviksi kysymyksiksi. Uusissa kysymyksissä tuotiin mukaan uusia oppiaineita fysiikkaan yhdistettynä, ja niissä hyödynnettiinkin muun muassa kuvataidetta ja filosofiaa. Taksonomiataulukon osalta uusissa tehtävissä painotettiin ajattelutaitojen korkeampia tasoja. Lisäksi tehtävien laadinnassa pyrittiin huomioimaan tuleva sähköinen ylioppilaskoe sekä ylioppilaskokeen kypsyyttä mittaava tehtävä.
  • Muszynski, Johann Michael (2015)
    The presence of dislocations in metal crystals accounts for the plasticity of metals. These dislocations do not nucleate spontaneously, but require favorable conditions. These conditions include, but are not limited to, a high temperature, external stress, and an interface such as a grain boundary or a surface. The slip of dislocations leads to steps forming on the surface, as atomic planes are displaced along a line. If a void is placed very near a surface, the possibility of forming a dislocation platelet exists. The skip of the dislocation platelet would displace the surface atoms within a closed line. Repeating such a process may form a small protrusion on the surface. In this thesis, the mechanism with which a dislocations displace the surface atoms within a closed loop is studied by using molecular dynamics (MD) simulations of copper. A spherical void is placed within the lattice, and the lattice is then subjected to an external stress. The dislocation reactions which lead to the formation of the dislocation platelet after the initial dislocation nucleation on the void is studied by running MD simulations of a void with the radius of 3 nm under tensile stress. Since the dislocations are thermally activated, the simulation proceeded differently for each run. We describe the different ways the dislocations nucleate, and the dislocation reactions that occur when they intersect to form the platelet. The activation energy of this process was studied by simulating half of a much larger void, with a radius of 8 nm, in order to obtain a more realistic nucleation environment. Formulas connecting the observable and controllable simulation variables with the energies of the nucleation are derived. The activation energies are then calculated and compared with values from literature.
  • Lindholm, Onni Valtteri (2015)
    Tässä työssä esitellään kosmisen mikroaaltotaustan analysointiin liittyviä menetelmiä ja erityisesti sitä, miten nämä menetelmät huomioivat instrumenttikohinan vaikutuksia. Päähuomio on Euroopan avaruusjärjestön 2009 laukaiseman Planck-satelliitin data-analyysissä tarvittavissa menetelmissä. Noin 380 000 vuoden ikäisesssä maailmankaikkeudessa syntynyt kosminen mikroaaltotausta on tärkein yksittäinen kosmologinen havaintoaineisto. Tämä säteily on suorin ikkuna hyvin varhaiseen maailmankaikkeuteen ja sen merkitys maailmankaikkeuden historian ja ominaisuuksien kartoittamisessa on ollut valtava siitä lähtien, kun se 1960-luvulla ensi kerran havaittiin. Tämän merkityksen korostamiseksi tutkielman alussa käydään läpi kosmologian teoreettista perustaa. Planck-satelliitin tuottama valtava datamäärä ja mittaustarkkuus muodostaa huomattavan haasteen datan käsittelylle. Rajallisten laskentaresurrsien vuoksi on kehitettävä tehokas, mutta samaan aikaan informaatiota mahdollisimman vähän hukkaava analyysiketju. Tärkeä huomioon otettava tekijä tässä kehitystyössä on mittalaitteissa esiintyvä kohina. Tämä kohina on luontevaa käsitellä samalla kun taustasäteilymittauksista muodostetaan säteilyä kuvaavia taivaankarttoja. Kohinan poistoon on kehitetty monia tehokkaita algoritmeja. Tästä huolimatta osa siitä jää väistämättä karttoihin ja tämän odotettavissa oleva vaikutus on otettava jatkoanalyysissä huomioon tieteellisten tulosten luotettavuuden varmistamiseksi. Tässä tutkielmassa käsitellään yksityiskohtaisesti sekä kohinan poiston että karttoihin jäävän kohinan kuvaamisen kannalta oleellisia seikkoja. Karttoihin jäävän residuaalikohinan kuvaamisessa tärkein työkälu ovat niin sanotut kohinan kovarianssimatriisit. Tätä tutkielmaa varten tuotettiin esimerkkejä näistä matriiseista ja tutkittiin näiden onnistumista kohinan kuvaamisessa numeeristen simulaatoiden avulla. Tässä havaittiin, että kovarianssimatriisien laatuun voidaan vaikuttaa merkittävästi valitsemalla näiden numeeriseen laskemiseen vaikuttavat parametrit oikein. Lopuksi tutkielmassa esitellään kohinan kovarianssimatriisien merkitystä taustasäteilyhavaintojen ja teoreettisten ennusteiden vertailussa. Ne kuvaavat kuinka suuren epävarmuustekijän instrumenttikohina tuo tähän vertailuun ja tämä osaltaan parantaa arviota siitä kuinka luotettavasti erilaiset teoreettiset mallit ovat mahdollisia tai pois suljettuja.
  • Lääkkö, Jaakko (2015)
    Tässä pro gradu- tutkielmassa selvitetään, löytyykö fysiikan ylioppilaskokeeseen osallistuneiden kokelaiden tuloksissa eroja, kun kokelaat on luokiteltu opinnoissa käytetyn oppikirjasarjan perusteella. Tutkimusaineistona on käytetty fysiikan ylioppilaskokeiden tuloksia aikavälillä kevät 2008 -- kevät 2013, ja samalta ajalta palautettuja ylioppilakokeen tarkastuslomakkeen liitesivuja. Tarkastuslomakkeen liitesivuissa kokeen esitarkastajan tulee ilmoittaa opinnoissa käytetyt oppikirjat. Oppikirjatieto ja ylioppilaskokeen tulokset on yhdistetty lukion numeron perusteella. Kokelaat on luokiteltu sen perusteella, mikä oppikirja heillä on ollut käytössä opinnoissaan. Mahdollisessa kertauskurssissa käytettyä kirjaa ei ole huomioitu. Jos kokelaan lukiossa fysiikan kursseissa on käytetty eri kirjasarjoihin kuuluvia kirjoja, on kokelas luokiteltu kuuluvaksi ryhmään Useita kirjasarjoja käyttäneet. Poikkeus tähän on tehty kevään 2013 osalta, jolloin usealla koululla oli käytössä Empiria kirjasarja, joka ei ollut ehtinyt täysin valmistua. Analyysi on tehty niiltä osin, kun kirjasarja on ollut valmis. Tutkimusaineistosta on rajattu pois kokelaat, joiden kokeen esitarkastaja ei ollut ilmoittanut opinnoissa käytetyksi oppikirjaa. Hyväksymiskriteerinä on ollut myös kokelaslajiin 1 kuuluminen, eli kokelaisiin, jotka ovat suorittamassa fysiikan ylioppilaskoetta ensimmäistä kertaa ja ovat tekemässä tutkintoa lukio-opintojensa perusteella. Käytetyn oppikirjan mukaisten ryhmien välisiä tuloksia on analysoitu tekemällä yksisuuntainen varianssianalyysi. Varianssianalyysin selitettävänä muuttujana on käytetty tehtäväkohtaisia tuloksia sekä saatuja kokonaispisteitä, ja selittävänä muuttujana oppikirjaluokittelusta saatua ryhmää. Ylioppilaskokeen tehtävät on luokiteltu sen mukaan, minkä kurssin aihealueeseen ne lukion opetussuunnitelman perusteiden kurssikuvauksen perusteella kuuluvat. Varianssianalyysissä havaitut erot on laskettu kumulatiivisesti yhteen sen mukaan, mitä aihealuetta analysoitu tehtävä on käsitellyt. Tällä tavalla lasketulla erojen summalla on kuvattu erojen toistuvuutta. Tämän erojen määrän kumulatiivisen summan perusteella eri kirjoja käyttäneiden ryhmien välillä on pieniä eroja aihealueittain. Merkittävin ero tuloksissa oli kevään 2013 tutkinnossa Empiria-kirjasarjaa käyttäneiden ja muiden kokelaiden välillä. Kyseisten lukioiden tulosten vertailu koko tarkastelujaksolla paljasti kuitenkin sen, että vastaava ero oli saavutettu kaksi kertaa aikaisemminkin keväinä 2008 ja 2010. Kirja ei siis tässä tapauksessa voi olla selittävä tekijä. Tämä herättää kysymyksen, voiko kirja ylipäätään selittää ylioppilaskokeen menestystä? Mikä siis voisi selittää sen miksi tietyssä aihealueessa menestyvät lukiot päätyvät käyttämään eri kirjoja, kuin toisessa aihealueessa menestyvät?
  • Immonen, Anna (Helsingin yliopisto, 2014)
    As environmental awareness has increased in modern society, also the environmental impacts resulting from military activity have become under increased scrutiny of the public. This has happened in the Finnish Defence Forces as well. The Defence Forces needs to train in realistic conditions in order to create and maintain military performance but, on the other hand, it also has to pay attention to the environmental impacts that the activity inevitably creates. The objective of this study is to examine the environmental impacts resulting from military activity and possible positive environmental impacts. The study uses the viewpoints of international scientific research and the Finnish Defence Forces, and it also considers how these two viewpoints differ from each other. The subject of the study is defined to cover the shooting and training activity of the army during peace time. The study was executed mainly through literature research. The material consisted of international scientific research articles from quality scientific papers. Some of the material included public releases of the Finnish Defence Forces and material from interviews with environmental professionals from the Finnish Defence Administration. The interviews were part of a report called Environmental protection and management in the Defence Administration that acts as a background of this study and that was executed earlier by the author as an assignment from the Finnish Defence Research Agency. The interviews were executed with a semi-structured method. According to this study, the most significant environmental impacts resulting from military activity are noise and vibration, metal and explosive emissions, physical soil and vegetation impacts, water system impacts, emissions released to air, animal behaviour and population impacts as well as biodiversity impacts. International research highlights metal and explosive emissions, physical impacts, animal behaviour and population impacts and biodiversity impacts. The Finnish Defence Forces concentrates on the environmental aspects that were the most important for the securing of its activity. These aspects were noise and vibration, metal and explosive emissions and biodiversity impacts. The environmental impacts resulting from military activity can be divided into two classes, disturbances and emissions. Emissions can be considered mainly as negative impacts. Concerning the disturbances only the water system impacts were clearly negative as the others were mainly classified neutral. Positive impacts were largely related to biodiversity as in many cases it was noticed to benefit from disturbance rate that was favourable for the resilience of the environment and also the restrictions used in military areas. The variety of environmental impacts resulting from military activity highlights the significance of their management methods.
  • Helle, Aino (2015)
    The seas and oceans are the scene of multiple human actions, all of which cause pressures on the marine environment. Marine spatial planning (MSP) systematizes the evaluations of the spatial impacts of the human actions and take into consideration the cumulative impacts of the actions. A probabilistic model is constructed to estimate the impacts of oil shipping and offshore wind power on 16 species. The quantitative indicators of impacts are the loss of breeding success of 5 birds, the loss of the early development stages of 3 fish species and the change in the probability of presence/absence of 3 benthic species and 5 algae. The thesis model works as an independent application, but can be merged as such into an MSP tool that works with a geoinformatic system (GIS) interface. The impacts of offshore wind power and oil shipping, and especially the possible oil spill, have been studied at other marine areas, but there are only few studies about their impacts in the brackish water conditions of the Baltic Sea. The study area of this thesis is the eastern Gulf of Finland (EGOF). The model is constructed using Bayesian networks (BNs) which are graphical probabilistic models. The most important human pressures caused by the actions are identified based on literature and placed in the model accordingly. The pressures caused by operational offshore wind power are the disturbance to birds and underwater noise. The pressures caused by oil shipping are underwater noise and the oil exposure of species after a possible oil spill. The attenuation of the pressures as a function of increasing distance from the source of pressure is calculated mathematically, where possible. Expert elicitation is conducted to fill in the gaps in existing data over the subject. Altogether 6 experts were interviewed and another two were consulted informally. The different types of data are integrated in the BN, which allows quantified comparisons between different management options and alternative scenarios. The model predicts that both human actions have negative impacts on the marine environment of the EGOF. The impacts of an offshore wind mill will realize without uncertainty but they will be negligible. An oil spill, on the other hand, is unlikely to happen, but if it does, the losses will be extensive. The disturbance of the wind mill on birds extends to some hundreds of metres from the mill, depending on the bird species. The losses of the early development stages of fish caused by the underwater noise of a wind mill are nearly certainly below 20% at all distances from the mill for all studied species. With the most likely sound pressure levels of tankers, the losses to the early development stages of the fish also remain below 20% with a high level of certainty at all distances. At these tanker noise levels, the harmless noise class of <90 dB re 1µPa will be reached at some kilometres of the fairway, depending on the original noise level from a tanker. Three alternative oil shipping scenarios for 2020 were compared. The differences among the scenarios are negligible both when it comes to the impacts of underwater noise on fish and to the probability of a species to get exposed to oil. The model successfully describes the impacts of the human pressures that are known to take place, such as the impacts of offshore wind power, but requires a GIS environment and drift models to be able to predict the probabilities of an oil exposure. The applicability of the model can be increased by taking into consideration additional human actions and a wider selection of human pressures. The thesis model is a part of a MSP tool produced in TOPCONS (Transboundary tools for the spatial planning and conservation of the Gulf of Finland) project, which is a prototype of a tool that can be later applied at marine areas worldwide.