Browsing by Issue Date

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-20 of 735
  • Kaitarinne, Niko (2015)
    Tässä tutkielmassa tarkastellaan singulaariarvohajotelmaa ja sen sovelluksena pseudoinverssiä. Lukija johdatellaan aiheeseen esittelemällä ensin joitakin tarvittavia esitietoja. Tämän jälkeen esittelemme unitaariset matriisit, jotka ovat yleistys ortogonaalisista matriiseista. Unitaaristen matriisien avullaesittelemme myös unitaarisen similaarisuuden käsitteen sekä Schurin hajotelmaksi kutsutun lauseen. Seuraavaksi esittelemme normaalit matriisit ja käsittelemme niiden tärkeimmät ominaisuudet. Vielä ennen tutkielman aiheeseen pääsyä käsittelemme hermiittiset matriisit, jotka ovat symmetristen matriisien yleistys, ja definiitit matriisit, jotka ovat hermiittisten matriisien eräänlainen osajoukko. Definiittien matriisien avulla käsitellään singulaariarvot sekä niiden avulla saatava singulaariarvohajotelma. Lopulta määritellään pseudoinverssi ja käydään läpi sen ominaisuudet, jonka jälkeen sovelletaan sitä pienimmän neliösumman probleeman ratkaisuun.
  • Koivunen, Niko (2015)
    Flavour violating processes have never been observed for charged leptons, electron, muon and tau. The existence of charged lepton flavour violating (CLFV) processes is however expected, since flavour is violated by all the other fermions of the standard model (SM). In the standard model the neutrinos are massless, which forbids the mixing of neutrino flavour and also the violation of lepton flavour. The zero mass of the neutrinos in the SM is in conflict with the experimentally observed neutrino oscillations. The standard model has to be extended to include massive neutrinos. The easiest way to explain the neutrino mass is to assume that they acquire masses in the same way as the rest of the SM fermions: in the Higgs mechanism. This way however leads to problems with the naturality of the neutrino Yukawa coupling. One of the most popular methods of generating the neutrino mass is the so called seesaw mechanism (type-I). The standard model, extended with the neutrino masses, allows the charged lepton flavour to be violated. This leads to unobservably small transition rates however. Therefore an observation of charged lepton flavour violating process would be a clear evidence of the existence of new physics beyond the standard model and it's trivial extensions. To have hope of ever observing charged lepton flavour violating processes, there must be an extension of the standard model which produces observable, though small, rates for CLFV processes. One of the most popular extensions of the standard model is the so called minimal supersymmetric standard model (MSSM). The neutrinos are massless in the MSSM, as they are in SM, and therefore CLFV processes are forbidden in the MSSM. Luckily the neutrino masses can be generated via seesaw mechanism in the MSSM as well as in the SM. The MSSM contains more potential sources for CLFV processes than the SM. The extra sources are the soft mass parameters of the sleptons. In supersymmetric models the sleptons couple to the leptons through the slepton-lepton-gaugino-vertices. These generate the CLFV processes at the loop-level. Often the off-diagonal soft terms are assumed zero in the MSSM at the input scale, where the supersymmetry breaks. Experiments are done at much lower electroweak scale. The soft SUSY-breaking terms acquire large radiative corrections as they are run from the input scale down to the electroweak scale. Here the seesaw mechanism kicks in. The seesaw mechanism brings with it the off-diagonal neutrino Yukawa coupling matrices. This allows the off-diagonal slepton mass terms to evolve non-zero at the electroweak scale. In this thesis the charged lepton flavour violation is discussed first in the context of the standard model. Then the CLFV processes, l(i) → l(j) γ, l(i) → l(j)l(k)l(l) ja l(i) ↔ l(j), are studied in the most general way: in the effective theories. Finally the charged lepton flavour violation is studied in the supersymmetric theories in general and more specifically in the minimal supersymmetric standard model extended with the seesaw mechanism (type-I).
  • Lindgren, Eveliina (2015)
    An experiment-driven approach to software product and service development is getting increasing attention as a way to channel limited resources to the efficient creation of customer value. In this approach, software functionalities are developed incrementally and validated in continuous experiments with stakeholders such as customers and users. The experiments provide factual feedback for guiding subsequent development. Although case studies on experimentation conventions in the industry exist, an understanding of the state of the practice is incomplete. Furthermore, the obstacles and success factors of continuous experimentation have been little discussed. To these ends, an interview-based qualitative survey was conducted, exploring the experimentation experiences of ten software development companies. The study found that although the principles of continuous experimentation resonated with industry practitioners, the state of the practice was not mature. In particular, experimentation was rarely systematic and continuous. Key challenges related to changing organizational culture, accelerating development cycle speed, measuring customer value and product success, and securing resources. Success factors included an empowered organizational culture and deep customer and domain knowledge. There was also a good availability of technical tools and competence to support experimentation.
  • Coe, Patrick (2015)
    The project worked on goes by the name of “ForcePhone II.” It follows in the footsteps of the previous “ForcePhone” project developed by Nokia Research and the Helsinki Institute of Information Technology. [HSH12] The original ForcePhone took pressure feedback from a caller who would squeeze a phone, in this case a Nokia N900 with a built in pressure sensor, and then would send the receiver differing strengths of vibration based on the strength of the squeeze. A stronger squeeze would deliver a stronger vibration. Our task with the ForcePhone II is to investigate how other forms of haptic input and feedback can be used to increase communication bandwidth. To do this we built a prototype that would go by the name of “ForcePhone II.” This prototype allows us to research and experiment alternative forms of haptic feedback. The prototype includes a heating pad on the backside of the device, a rope that tightens over the users hand on the side, and a vibrating motor inside. In our experiment we will be testing user’s reactions to the outputs of pressure, vibration, and heat. This is to answer our central research question: Is pressure and/or heat a useful alternative to the existing ‘silent’ stimuli provided by today’s phones?
  • Qaiser, Beenish (2015)
    The main focus of this thesis is on the use of Newton-based optimization methods for the optimiza- tion of an objective function that is used in the estimation of unnormalized statistical models. For these models, the probability density function (pdf) is known only up to a multiplicative normal- izing factor. A properly normalized pdf is essential in maximum likelihood estimation (MLE) for density estimation. An unnormalized model can be converted into a normalized one by diving it by its integral (or sum) known as the partition function. We can compute the partition function ana- lytically or approximate it using numerical integration methods. Here, we assume that the partition function is not available in a closed form. This makes MLE unsuitable for density estimation. We use a method known as noise-contrastive estimation (NCE) for density estimation of unnormalized models. This method does not rely on numerical integration to approximate the partition function. It estimates the normalizing constant along with the other unknown quantities of the model. The estimation process is based on the optimization of a well-defined objective function also known as the cross-entropy error function. There are no constraints in the optimization and hence, powerful optimization methods designed for unconstrained optimization can be used. Currently, a first-order optimization method known as the non-linear conjugate gradient (CG) method is being used. However, it has been shown that this method converges at a slow rate in case of large datasets. It is possible to use only a fraction of input samples (data and noise) in order to reduce the computation time of the algorithm. This technique is known as sample average approximation (SAA). However, accuracy of the estimates is compromised when random subsets of input samples are used in order to improve the computational performance of the non-linear CG method. There exists a trade-off between statistical accuracy of the estimates and computational performance of the algorithm. We propose to use the second-order Newton-based optimization methods such as the line search Newton-CG and the trust region Newton-CG methods. These methods produce better search directions than the non-linear CG method as they employ both the gradient and the Hessian of the objective function. However, the Newton method requires the Hessian to be positive definite in order to make progress. Thus, we use the Gauss-Newton approx- imation to the Hessian to avoid directions of negative curvature in case they occur. Furthermore, every iteration of the Newton method is computationally intensive as it requires computation of the Hessian and its inverse. We integrate the Newton-CG methods with the SAA framework to provide an efficient solution. The gradient is computed using whole sets of input samples whereas the Hessian is computed using random subsets. As a result, we are able to reduce the computation times of the Newton-CG algorithms without losing the statistical accuracy of the estimates. It is shown that the trust region strategy compu- tationally performs better than the line search strategy. The Newton-CG methods converge faster and do not compromise the accuracy of the estimates even when random subsets consisting of 10% of the input samples only are used during the optimization. This is a considerable improvement over the currently employed non-linear CG method.
  • Maaranen, Timo (2015)
    Opinnäytetyö esittelee moderneissa peleissä usein käytettyjä reitinetsintämenetelmiä sekä etsintäavaruuksia, joissa menetelmät toimivat. Se perehdyttää reitinetsinnän periaatteisiin peruasioista lähtien ja sopii siten esimerkiksi johdannoksi aiheeseen. Näkökulmana on käytännönläheinen ja siinä pyritään ottamaan huomioon pelilaitteiden rajoitukset, etsintämenetelmien toteutuksen hankaluus ja toisaalta pelien sääntöjen tuomat vaatimukset. CCS-luokitus: • Computing methodologies~Motion path planning • Applied computing~Computer games
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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?
  • 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.
  • 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.
  • Norola, Meri (2015)
    Tutkimuksessa perehdytään kolmen helsinkiläiskoulun arkeen opettajien näkökulmasta. Tarkastelussa ovat sosiaaliset prosessit, jotka vaikuttavat kouluihin paikallisella tasolla. Tutkimuksella pyritään täydentämään aiempaa kvantitatiivista tutkimusta ja keskitytään kahteen näkökulmaan: siihen, miten alue näkyy koulujen arjessa ja toisaalta siihen, miten koulut vastaavat alueella ilmeneviin haasteisiin. Tutkimus on osa professori Hannu Simolan johtamaa Toimiva lähikoulu -hanketta. Koulujen arki näyttää aiemman tutkimuksen valossa erilaiselta eripuolilla Helsinkiä. Aiemmissa koulujen eriytymistä koskevissa tutkimuksissa on huomattu, että koulujen oppimistuloksia voidaan ennustaa oppilaaksiottoalueiden sosioekonomisen rakenteen perusteella (Bernelius 2013). Koulujen joukosta erottuu kuitenkin oppilaitoksia, jotka tuottavat odotettua parempia tuloksia. Oppimistulosten alueellinen eriytyminen haastaa käsitteen tasa-arvoisesta peruskouluinstituutiosta ja luo uudenlaisia haasteita kouluihin. Ilmiön keskiössä toimivat luokanopettajat, jotka kohtaavat työssään nämä naapurustovaikutukset ja asuinalueiden segregaation tuottamat haasteet. Tutkimus on otteeltaan kvalitatiivinen ja toteutettiin tapaustutkimuksena kolmella helsinkiläisellä ala-asteella, jotka sijaitsivat sosioekonomisesti haastavilla alueilla, mutta tuottivat odotettua parempia oppimistuloksia. Aineisto koostui kymmenestä opettajien teemahaastattelusta, jotka tehtiin tutkimuskouluilla keväällä 2014. Analyysimenetelmänä käytettiin sisällönanalyysiä. Oppilaaksiottoalueiden haastava sosioekonominen rakenne näytti luovan kouluille erityisiä haasteita. Nämä haasteet tunnistettiin ja niihin koulukohtaisia toimintatapoja ja käytänteitä. Opettajat kokivat työskentelyn tutkimuskouluissa keskimääräistä haastavammaksi. Tutkimuskoulut olivat pystyneet tästä huolimatta tuottamaan toimivan ja välittävän työyhteisön, joka panosti opettajien, oppilaiden ja perheiden hyvinvointiin. Alueen haasteiden tiedostaminen ja huomioon ottaminen vaikuttaa johtaneen tutkimuskouluissa toimivien rakenteiden ja työyhteisöjen muodostumiseen. Opettajien suhtautuminen työhön ja työyhteisön sitoutuminen vaikuttavat olevan avainasemassa toimivan koulun rakentumisessa. Parhaimmillaan koulussa muodostettua yhteisöllisyyttä pystyttiin ulottamaan myös ympäröivälle asuinalueelle. Tällaiset koulut kykenevät tukemaan opettajia työssään ja luomaan oppilaille ympäristön, jossa oppimisessa saavutetaan hyviä tuloksia keskimääräistä heikommista lähtökohdista huolimatta. Koulut pystyivät toiminnallaan torjumaan paikallisesti segregaation negatiivisia vaikutuksia.