47495 research outputs found
Sort by
A Zebrafish Model for Developing Vaccines against Tuberculosis
No full textMaailmanlaajuisesti tuberkuloosi on yksi merkittävimmistä kuolemansyistä aiheuttaen vuosittain 1.5 miljoonan ihmisen kuoleman. Maailman terveysjärjestön mukaan, tuberkuloosia aiheuttava patogeeni, Mycobacterium tuberculosis, tartuttaa joka vuosi 10 miljoonaa ihmistä. Sairaus voi olla etenevä tai latentti. Latentissa infektiossa elimistön immuunipuolustus pystyy rajaamaan infektion granuloomarakenteiden sisään. Arviolta 1.7 miljardilla ihmisellä on tälläinen oireeton, latentti tuberkuloosi, ja siten 5-10% elinikäinen riski aktiiviselle sairaudelle. 1920-luvulla kehitetty, ainoa saatavilla oleva tuberkuloosirokote, Bacillus Calmette-Guérin, suojaa ainostaan imeväisikäisiä tuberkuloosin vakavampia tautimuotoja vastaan. Nykyisin ei ole saatavilla rokotetta, mikä antaisi tehokkaan suojan aikuisille tai estäisi latentin infektion uudelleenaktivaation. Viimeaikoina rokotetutkimus on keskittynyt turvallisempiin menetelmiin, kuten alayksikkörokotteisiin, jotka eivät sisällä elävää patogeenia.
Huolimatta tuberkuloositutkimuksen pitkästä historiasta, tuberkuloosin taudinaiheuttamismekanismeja sekä mykobakteerien ja immuunipuolustuksen välistä vuorovaikutusta ei edelleenkään täysin tunneta. Yksi tuberkuloositutkimuksen haasteista on ollut käyttökelpoisten mallieläinten puute. Tässä tutkimuksessa hyödynnettiin seeprakalamallia (Danio Rerio), jonka Mycobacterium marinum-infektio muistuttaa monilta piirteiltään ihmisen tuberkuloosia. Tiedetään, että laboratorio- olosuhteissa, korkea infektioannos aiheuttaa etenevän sairauden ja matala- annoksinen infektio puolestaan latentin infektion. Tässä tutkimuksessa osoitettiin, että heikentämällä kalan immuunipuolustusta deksametasonilla, latentin infektiot uudelleenaktivoituvat.
Tämän väitöskirjatutkimuksen päätavoitteena oli löytää uusia rokoteantigeeneja tuberkuloosia vastaan. Tavoitteen saavuttamiseksi valitsimme lupaavia M. marinumin geenejä sekä kirjallisuuden että lähetti-RNA-sevensointituloksen perusteella. In vivo- tutkimuksessa testattiin DNA-rokoteantigeeneinä yhteensä 22 eri geeniä. Näistä seitsemän on erityisesti reaktivaatiossa ilmentyvää ja 15 kirjallisuuden perusteella valittua geeniä. 16 eri antigeenin teho testattiin primaari-infektiota vastaan. Testatuista antigeeneistä neljä (cdh, PE5, PE31 ja RpfE) antoivat suojan neljän viikon kuluttua infektiosta bakteerimääritykseen perustuvassa tutkimuksessa. Näistä yksi (RpfE) paransi myös kalojen selviytymistä 12 viikon infektionjälkeisessä serannassa. Lisäksi testattiin 15 eri antigeenin mahdollinen suojavaikutus latentin infetion uudelleen aktivaatiota vastaan deksametasoni-hoitoon perustuvan koemallin avulla. Tutkimuksessa löydettiin kolme antigeenia, RpfB, MMAR_4207 ja MMAR_4110, jotka estivät uudelleenaktivaatiota.
Tässä väitöskirjatutkimukssa osoitetaan, että seeprakalan M. marinum- infektiomalli sekä deksametasoniin perustuva latentin infektion uudelleenaktivaatiomalli ovat käyttökelpoisia testattaessa uusien DNA-rokotteiden tehoa. Johtuen M. tuberculosiksen ja M. marinumin genomien samankaltaisuudesta, löydettyjen lupaavien antigeenien M. tuberculosis-homologit ovat mahdollisilta kohdegeenejä uusien tuberkuloosirokotteiden kehittämiselle.Tuberculosis (TB) is one of the most serious diseases worldwide, leading to the death of 1.5 million people annually. According to the World Health Organization, every year, 10 million people are infected by Mycobacterium tuberculosis, the causative agent of tuberculosis. Depending on the strength of the immune system, the infection develops into a granulomatous pulmonary disease, which can be progressive or is controlled by the immune system to maintain latency. An estimated 1.7 billion people have an asymptomatic latent TB, having a 5-10% risk of developing the active disease in their lifetime. The only licensed tuberculosis vaccine, the Bacillus Calmette Guérin, which was developed already in the 1920’s, protects only against severe forms of tuberculosis in infants. Currently, there is no vaccine available that effectively prevent tuberculosis in adults or the reactivation of a latent disease. The latest vaccine research focuses on safer immunization approaches, such as subunit vaccines, which do not
contain live particles of the pathogen.
Despite the long history of tuberculosis research, our understanding of the exact mechanisms of the diseases at the cellular level and the complex interactions between the bacilli and the immune system remain incomplete. One of the challenges in tuberculosis research has been a lack of appropriate animal models. A zebrafish (Danio rerio) model, based on an infection with Mycobacterium marinum leading to a disease, which resembles the main features of human tuberculosis, was utilized in this thesis. It is known that in an experimental set up, a high dose infection with M. marinum causes a progressive disease, whereas a low dose infection leads to the formation of a latent infection in adult zebrafish. In this study, it was shown that by suppressing the fish immune system with dexamethasone, the latent infection can be reactivated.
The main goal of this thesis was to identify novel vaccine antigens to prevent tuberculosis. To this end, potential antigens were selected based on the literature and on a transcriptomic level analysis performed with in vitro reactivated M. marinum samples. In total, 22 different genes were tested as DNA vaccines. Seven of these were derived from reactivation-associated genes identified using the transcriptomic analysis and 15 genes were selected from the literature. 16 antigens were tested against the primary infection, and four (cdh, PE5, PE31 and RpfE) showed protection in a bacterial count analysis after 4 weeks of infection. Furthermore, the RpfE-derived antigen enhanced survival in a 12-weeks follow-up. Correspondingly, the preventive effects of 15 antigens against reactivation were tested with the dexamethasone-based reactivation method. With this model, three antigens, namely RpfB, MMAR_4207 and MMAR_4110, inhibited reactivation.
This thesis showed that an adult zebrafish- M. marinum infection model, and the developed dexamethasone-induced reactivation model are feasible for testing the effectiveness of novel DNA vaccines. As the genomes of M. tuberculosis and M. marinum are highly similar, the M. tuberculosis homologues of the identified promising antigens are potential targets for developing novel vaccines and drugs against tuberculosis
Volumetric Image Segmentation for Planning of Therapies: Application to dental implants and muscle tumors
No full textKuvien segmentointi, mikä tarkoittaa kuvien sisällön jaottelua yhtenäisiin ja merkityksellisiin alueisiin, on välttämätön edellytys kuvien sisällön järjestelmälliselle analyysille. Lääketieteessä segmentointia käytetään diagnosoinnissa ja kuten tässä työssä, hoitojen suunnitellussa ja niiden tulosten arvioinnissa. Tämä väitöstyö esittelee kolme tarkkaa, luotettavaa ja nopeaa segmentointimenetelmää, joista kaksi ensimmäistä kehitettiin hammasimplanttien suunnittelua ja kolmas kohdun lihaskasvainten ultraääniterapian aikaisten ja jälkeisten tulosten analyysiä varten.
Sekä kasvojen luurakenteet, että lihaskasvaimet voivat saada yksilöllisiä ja vaikeasti ennustettavia muotoja. Myös käytetyt kolmiulotteiset kuvantamismenetelmät kärsivät erilaisista häiriöistä ja muista laatuheikkenemistä, jotka voivat johtua esimerkiksi kuvaamiseen käytettävän ajan ja mahdollisen säteilyaltistuksen asettamista rajoitteista. Kliiniseen käyttöön soveltuvan segmentointimenetelmän tulisi toimia luotettavasti ja suorittaa tehtävä nopeasti jotta odotusajat hoidon suunnittelussa minimoituisivat tai lähes reaaliaikaisesti hoitosuunnitelmaa hoidon aikana päivitettäessä.
Näitä tarpeita varten kehitettiin ensin alaleuan segmentointimenetelmä kapean kulman tomografiakuvia varten. Menetelmä käyttää ennalta koostettua pintamallia, mikä sovitetaan leukaluun ympärille. Työn aikana menetelmän käyttötarkoitusta laajennettiin kasvojen muidenkin luiden segmentointiin kartiokeilatomografiakuvista. Tämä käyttötarkoitus edellytti uudenlaisen, datalähtöisen menetelmän kehittämistä kasvojen luuston yhtenäisten osapintojen tunnistamiseen ja niiden yhdistämiseen kuvien häiriöitä ja kohteiden epäjatkuvuuksia sietäen. Tämän algoritmin pääperiaatteet olivat sovellettavissa myös myöhemmin tehtäväksi asetettuun magneettikuvattujen lihaskasvainten segmentointiongelmaan.
Kehitettyjen menetelmien luotettavuus testattiin erillisillä opetus- ja validointijoukoilla ja niiden tarkkuus todettiin vastaavan samankaltaisia julkaistuja menetelmiä. Menetelmät suunniteltiin täyttämään tiukat suoritusaikavaatimukset ja suoritusajoissa onnistuttiin pääsemään jopa alle minuuttiin per kolmiulotteinen kuva.Image segmentation, partitioning an image to consistent, meaningful segments, is a requirement for systematic analysis of its contents. Segmentation is used in medical diagnostics and as presented in this work, in treatment planning and therapy assessment. This work presents three robust and fast methods for two applications. The first two methods were designed facial bones to speed up dental implant planning workflows and the third for muscle tumors (uterine fibroids) to automate the mid- and post-treatment analysis of the results of ultrasound therapy.
Both facial bone structures and muscle tumors can take individual, even unpredictable shapes. The used volumetric (three-dimensional) imaging modalities may suffer from distortions and other types of losses of quality because of the constraints set by feasible exposure or available scanning time. A valid, clinical-grade segmentation method should solve the problem fast to minimize wait times in the therapy planning workflow or almost real time when used to update the plan during the therapy.
To meet these needs we first developed a method that is capable segmenting mandibles from Narrow-Beam Volumetric Tomography images. It works by deforming a pre-constructed surface model around the mandibular bone. Our requirements were later upgraded to include all visible facial bones in Cone-Beam Computed Tomography images. For this revised goal we developed a novel datadriven method that reconstructs facial bone surfaces from continuous patches and bridges over holes due to missing teeth or image distortions. When our target shifted from the mandibular bone to the muscle tumor segmentation from Magnetic Resonance images, we were able to carry over the core properties of the algorithm to the new problem successfully.
We verified the robustness of both facial bone and tumor segmentation with independent training and validation sets and found their accuracy to match other published work. The requirement for a very tight computing budget was reached with as fast as under a minute processing time per image volume
Projektimestarit 2020 : Esseekokoelma 8
No full textProjektimestarit 2020 -esseekokoelma on Tampereen yliopiston maisteritasoisen Projektiliiketoiminta-opintojakson tuotos. Projektimestarit-esseekokoelmia on toimitettu 2013 lähtien vuosittain Tampereen teknillisen yliopiston, ja yliopistoiden yhdistyttyä Tampereen yliopiston julkaisuna. Vuoden 2020 esseekokoelma sisältää kahdeksan ryhmätyönä kirjoitettua esseetä projektiliiketoimintaan liittyvistä eri näkökulmista. Porin yliopistokeskuksessa opetettavassa monitieteisessä opintojaksossa opiskelijat ovat Tampereen yliopiston ja Turun yliopiston kauppakorkeakoulun opiskelijoita. Monitieteinen opiskeluympäristö mahdollistaa myös projektiliiketoiminnan tarkastelemisen useista näkökulmista, koska opintojakson opiskelijoiden pääaineita ovat muun muassa tuotantotalous, tietotekniikka, laskentatoimi ja rahoitus, markkinointi sekä liiketoimintaosaaminen
Redox dyes in the detection of mycobacterial viability
No full textIn this master’s thesis, I optimize the conditions of use of redox dyes to detect the viability of mycobacteria. Mycobacterium tuberculosis causes tuberculosis that infects millions of people every year. In 2019, 1.4 million people died of tuberculosis infection. M. tuberculosis is tolerant to several antibiotics, and therefore its investigation is important.
M. tuberculosis research can utilize Mycobacterium marinum, which is genetically very close to M. tuberculosis. In in vitro cultures, both M. tuberculosis and M. marinum, form biofilms containing antibiotic-tolerant persisting bacteria. In addition to bacteria, biofilms consist of extracellular polymeric material.
Redox staining of mycobacteria was studied with two different redox dyes, resazurin and 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC). Metabolism of living cells reduces blue resazurin to pink, fluorescent resorufin. The yellowish colour of TTC, on the other hand, turns red by the cell metabolism as it is reduced to insoluble triphenylformazane crystals. Different concentrations of dyes and different measurement time points were optimized. Initial optimizations were performed using wild-type M. marinum. In optimized conditions, resazurin staining was used in the minimum duration of killing assay (MDK) of M. marinum and the sensitivity of resazurin staining was compared to bioluminescence from luciferase over-expressing M. marinum strain (MM-lux). Finally, resazurin staining was used to study the development of antibiotic tolerance in biofilms of avirulent M. tuberculosis.
A suitable protocol was found for resazurin staining of mycobacteria. Resazurin staining was found to act reliably with M. tuberculosis as well as with longer antibiotic exposures with M. marinum. In contrast, TTC staining of mycobacteria did not give reliable results under the conditions studied.
Based on resazurin staining, biofilm cultures of M. tuberculosis were found to be more tolerant to the antibiotic exposure than planktonic cultures. In biofilm cultures, the level of tolerance remained similar between five- and 12-day old biofilms.
Based on the results, resazurin staining is a rapid and promising way to study the viability of mycobacteria in samples, but it is less sensitive than for example luminescence-based detection methods. If it is not possible to measure the fluorescence or luminescence from the samples, the viability of the bacteria can also be detected visually by colour change
Online Detection of Change Points in Software Regression Test Case Execution Times
No full textIn a world where the role of software has become ever more prominent in our daily lives, software testing has at the same time become an increasingly important practice. Although software testing typically involves verifying that a software application produces expected outputs to given inputs, it is often reasonable to test nonfunctional aspects of an application, such as verifying that the performance meets a certain criteria. In addition to the current performance of an application, a potentially useful piece of information is to detect when the performance has changed abruptly at some time point. Such information is particularly useful in the context of regression testing, where an existing functionality of an application is verified to continue working as expected after making changes to the application.
This study presents an online approach for detecting abrupt changes, or often referred to as change points, in the performance of an application. The execution times of automated regression test cases are utilized as an indicator of the performance of an application feature that is being tested in the test case. The goal of online detection in this study is to detect change points with high accuracy and minimal delay after the full suite consisting of multiple test cases has been executed. A sample traversal algorithm that utilizes an online sliding window consisting of two smaller consecutive sub-windows of samples is presented. For a single time step of the algorithm, various change point detection methods are applied for calculating test statistics that measure the dissimilarity of the samples from the two sub-windows. The test statistics are then compared against a threshold that determines the decision of a change point. In addition to test statistic -based change point detection methods, a Bayesian approach that updates the change point probabilities sequentially for each incoming sample is also presented.
The best change point detection performance in terms of the evaluation metrics presented in this study is obtained by the two-sample Kolmogorov-Smirnov test, which calculates a test statistic from the samples in an online sliding window. A real world simulation of change point detection is presented, where the detection performance using unseen samples from a testing set is evaluated with threshold levels for different false alarm rates obtained using samples from a separate training set. The implementation of a change point detection system as part of an existing test automation cloud application named Qentinel Pace is also considered. The end result is a potential implementation architecture of a change point detection system, which utilizes modern cloud native concepts and integrates as part of the application using a microservices architecture
Encoding and Streaming Solutions for Immersive Virtual Reality Video
No full textImmersive virtual reality (VR) technology is becoming mainstream nowadays. This technology makes use of omnidirectional content in order to create immersion in the virtual environment. Omnidirectional content is captured in a way that it covers the entire 360◦ field-of-view (FOV) around the capturing device. Thus, it is able to create the three Degrees-of-Freedom (3-DoF) experience in VR. In order to create an immersive experience, VR technology is required to use stereoscopic omnidirectional video in high resolution, quality and frame rates. Such requirements introduce significant challenges in the encoding and streaming stages of this technology.
The most common way of compressing omnidirectional video is by means of existing 2D image/video codecs such as High EfficiencyVideo Coding (HEVC/H.265) and Versatile Video Coding (VVC/H.266) standards. Therefore, this spherical content is projected over 2D image planes to be used in the 2D chain of the codec. However, the projection process introduces different sampling characteristics to the content compared to the spherical version. These characteristics can be represented as over-sampling of the content in different parts of the projected image. This oversampling results in content stretching, deformations and non-linear motion behaviors. On the other hand, existing codecs are not optimized for such behaviors in the content, consequently, the resulting compression performance is sub-optimal for the projected video.
This thesis investigates and proposes new approaches for improving the motion estimation and compensation performances for non-linear motion of the projected omnidirectional videos in HEVC and VVC standards. The first contribution for this purpose is the motion vector scaling method, which attempts to provide uniform motion vector predictors for the coding block. The scaling factor is derived based on the geometry characteristics of the projection plane and the position of the blocks in that plane. In the second and third contributions, a novel method is proposed for adaptively and efficiently predicting the motion information of the block based on a learning process from the neighboring motion information in full block and sub-block levels. The performances of the proposed methods have been assessed over diverse video datasets which are commonly used in the standardization activities and by following the standard simulation protocols and were shown to provide high compression improvements while retaining codec’s complexity in a reasonable range.
In recent years, tile-based viewport-adaptive streaming (VAS) methods have been considered for delivering omnidirectional content, where a portion of the content, i.e. viewport, is transmitted in the highest resolution and the remaining parts, i.e. non-viewport, are sent in lower resolutions. The reason being that VR content is mainly consumed via Head-Mounted Display (HMD) devices that have limited FOVs for example, 110◦×90◦. Since a user can see only a portion of the 360◦ video at each time instance, transmitting the whole VR video at the highest resolution requires a large bandwidth. Even though, tile-based VAS methods provide significantly better streaming performances compared to traditional streaming, but these methods use frequent Intra Random Access Points (IRAPs) for viewport switching. These IRAPs are intra-coded pictures in the bitstream, thus, they include higher bitrates compared to the inter-coded pictures. The frequent IRAPs in the bitstream make the VAS method sub-optimal for VR video streaming.
For resolving the sub-optimal performance of VAS, this thesis develops novel solutions for enabling viewport switching operations without using frequent IRAP pictures in the bitstream. In the first contribution, a multi-layer SHVC-ROI scheme is proposed. The SHVC-ROI method utilizes the inter-layer prediction (ILP) functionality of the codec for coding the high-quality switching points as inter-coded pictures. The use of ILP requires the method to stream the whole 360◦ low-quality video, hence, no switching occurs for this content. Thus, longer IRAP intervals than conventional ones are used for low-quality content. This streaming configuration resolves the frequent IRAP need in both high- and low-quality content. In the second contribution, a single-layer Simulcast HEVC method is proposed for using infrequent IRAPs in low-quality content. This method follows the same logic as the low-quality coding scheme of the SHVC-ROI where longer IRAP periods are considered and the whole 360◦ low-quality content is sent to the user. In addition to the mentioned advantages, both of these contributions benefit from not using tiling in the low-quality content, thus, avoid the compression overhead of tiling schemes in encoding and streaming of such content. Finally, the Shared Coded Picture (SCP) technique is proposed for enabling the viewport switching without frequent IRAPs in both quality versions of the content while using the standard single-layer coding scheme. To this end, certain pictures (i.e. SCPs) in the video are coded in a way that they are identical in both quality versions of the content. Consequently, these identically-coded pictures are used for switching from one version of the bitstream to another. Furthermore, the SCPs are inter predicted from the previous SCP picture in the bitstream. Thus, they require significantly lower bitrates than the intracoded switching point pictures. The performances of the proposed methods have shown significant streaming bitrate reductions compared to the existing state-of-theart methods
Markovin ketjut
No full textMarkovin ketjut (engl. Markov Chains) ovat 1900-luvun alkupuolella kehitettyjä stokastisia prosesseja, joissa uusi tila riippuu vain sitä edeltävästä tilasta. Ketjut ovat nimetty niiden kehittäjän, Andrey Markovin, mukaan, ja niitä sovelletaan nykyisin monilla eri tieteenaloilla esimerkiksi lääketieteessä ja kauppatieteissä. Suurin syy, miksi Markovin ketjuja käytetään eri tieteenaloilla, on niiden todennäköisyyslaskennallinen tausta. Markovin ketjujen avulla pystytään ennustamaan sekä jatkuvien että diskreettien stokastisten prosessien satunnaiskulkua, ja näin ollen tuottamaan arvioita ketjujen tulevista tiloista eri ajanhetkillä. Markovin ketjuista on olemassa melko vähän suomenkielisiä tieteellisiä tekstejä, ja siksi tämän tutkielman tarkoituksena onkin tuottaa lyhyt katsaus diskreettiaikaisten Markovin ketjujen teoriaan, ja selittää lukijalleen esimerkkien avulla, miten ketjuja voidaan hyödyntää käytännössä.
Työ on jaettu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa käsitellään Markovin ketjujen todennäköisyyslaskennallista taustaa ja esitellään kaikki määritelmät ja lauseet, joita tarvitaan Markovin ketjujen ymmärtämiseen. Tässä osassa tutkielmaa selitetään myös, mitä stokastiset prosessit ovat ja esitellään niihin liittyvät määritelmät, jotka ovat oleellisia Markovin ketjujen ymmärtämiseen. Tutkielman toinen osa käsittelee diskreettiaikaisia Markovin ketjuja. Siinä esitellään Markovin ketjujen määritelmiä, kuten Markovin ominaisuus sekä eräitä Markovin ketjujen ominaisuuksia, joita myöhemmin havainnollistetaan erilaisin esimerkein. Tutkielman toisessa osassa esitetään myös Markovin ketjujen siirtymämatriisiesitys sekä graafinen esitys, joiden tarkoitus on havainnollistaa Markovin ketjuja visuaalisessa muodossa.
Tutkielma päättyy Markovin ketjujen sovelluksiin, joissa kootaan yhteen kaikki tutkielmassa esille nousseet lauseet ja ominaisuudet, ja näytetään, kuinka ne käytännössä vaikuttavat ketjuihin. Tämä onkin yksi tutkielman tärkeimmistä osista, sillä esimerkkien avulla lukijan on helppo ymmärtää, kuinka Markovin ketjuja voidaan käytännössä hyödyntää
Computer Vision for Robotics: Feature Matching, Pose Estimation and Safe Human-Robot Collaboration
No full textThis thesis studies computer vision and its applications in robotics. In particular, the thesis contributions are divided into three main categories: 1) object class matching, 2) 6D pose estimation and 3) Human-Robot Collaboration (HRC). For decades, the 2D local image features have been applied to find robust matches between two images of the same scene or object. In the first part of the thesis, these settings are extended to class-level matching, where the primary target is to find correct matches between object instances from the same class (e.g. Harley-Davidson and scooter fromthe motorcycle class). The current benchmark is modified to the class matching setting and state-of-the-art detectors and descriptors are evaluated on multiple image datasets. As a main finding from the experiments, the performance of the 2D local features on class matching settings is poor and specialized approaches are needed.
In the second part, the local features are extended to 6D pose estimation where the 3D feature correspondences are used to fully localize the target object from the sensor input, i.e. to give its 3D position and 3D orientation. For finding reliable correspondences, two robustifying methods are proposed that exploit the input object surface geometry and remove unreliable surface regions. Based on the experiments, the relatively simple algorithms were able to improve the accuracy of several pose estimation methods. As a second study on the pose estimation category, the existing evaluation metrics for measuring the qualitative performance of an estimated pose are assessed. As a results, we proposed a novel evaluation metric which extends the current practices from geometrical verification to a statistical formulation of the task success probability given an estimated object pose. The metric was found to be more realistic for validating the estimated pose for a given manipulation task compared to prior art.
The final contributions are related to HRC which is a part of the next big industrial revolution, called Industry 4.0. The shift means breaking the existing safety practices in industrial manufacturing, i.e. removing the safety fences around the robot and bringing the human operator to work in close proximity of the robot. This requires novel safety solutions that can prevent collisions between the co-workers while still allowing flexible collaboration. To address the requirements, a safety model for HRC is proposed and experimentally evaluated on two different assembly tasks. The results verify the potential of human-robot teams to be more efficient solution for industrial manufacturing than the current working methods. As a final study, usefulness and readiness level of augmented reality-based (AR-based) techniques as an user-interface medium in manufacturing tasks is evaluated. The results indicate that AR-based interaction can support and instruct the operator, making him feel more comfortable and productive during the complex manufacturing tasks
Deep Interest in School Shootings Online
No full textKoulusurmat ovat globaali ilmiö, ja koulusurmaajat käyttävät symbolista väkivaltaa lähettääkseen viestin tapahtumapaikkaa laajemmalle yleisölle. Koulusurmaajiin vaikuttaa kulttuurinen käsikirjoitus, joka kuvaa koulusurmien syitä ja tekotapoja. Sekä kulttuurista käsikirjoitusta että koulusurmiin liitettyjä narratiiveja jaetaan internetissä. Useat koulusurmaajat ovat olleet aktiivisia internetissä ja käyttäneet sitä osana tekoaan esimerkiksi julkaisemalla kuvia ja kirjoituksiaan ennen joukkosurman toteuttamista. Perinteinen media, ja tänä päivänä myös sosiaalinen media, ovat voimistaneet ja vahvistaneet koulusurmiin liitettyjä narratiiveja ja antaneet koulusurmaajille mainetta ja statusta. Internetissä on myös koulusurmien ympärille muodostuneita yhteisöjä. Koulusurmista voimakkaasti kiinnostuneet henkilöt jakavat, luovat ja levittävät koulusurmiin ja niiden tekijöihin liittyvää materiaalia. Ilmiönä voimakasta kiinnostusta koulusurmiin ei ole juurikaan tutkittu, minkä seurauksena sen vaikutusta ja yhteyttä koulusurmiin ei tunneta kunnolla. Tämän väitöskirjan tavoitteena on lisätä ymmärrystä internetin koulusurmayhteisöistä ja niiden vaikutuksista koulusurmille.
Tutkimukseen liittyvä aineisto on kerätty haastattelemalla internetissä kahtakymmentäkahta koulusurmista voimakkaasti kiinnostunutta henkilöä. Seitsemän näistä henkilöistä haastateltiin myös toisen kerran. Haastattelujen lisäksi toteutettiin vuoden kestänyt etnografia internetissä tukemaan haastatteluita ja lisäämään ilmiöön liittyvää ymmärrystä. Haastattelut olivat puolistrukturoituja ja haastateltavat olivat lähtöisin eri puolilta maailmaa. Aineiston perusteella koulusurmista voimakkaasti kiinnostuneet henkilöt muodostavat globaaleja internetyhteisöjä sosiaalisen media eri alustoilla. Näissä yhteisöissä luodaan, muokataan ja levitetään koulusurmiin liittyvää materiaalia. Tämän lisäksi koulusurmista voimakkaasti kiinnostuneet henkilöt levittävät narratiiveja, joissa selitetään koulusurmien syitä. Vaikka haastateltavat olivat lähtöisin eri puolilta maailmaa, narratiivit joita he kertoivat, olivat silmiinpistävän samankaltaisia. Haastateltavat kertoivat laajasti koulusurmaajien kiusaamiskokemuksista ja muista sosiaalista ongelmista joita nämä ovat kohdanneet, minkä lisäksi he kertoivat myös omista kiusaamiskokemuksistaan. Jompikumpi tai molemmat näistä narratiiveista oli löydettävissä kahdessakymmenessäyhdessä haastattelussa. Kuitenkin samaan aikaan voimakas kiinnostus koulusurmia kohtaan sisältää myös useita muotoja. Koulusurmista voimakkaasti kiinnostuneilla on toisistaan eroavia kiinnostuksen tasoja ja kohteita, ja heidät on mahdollista jakaa tämän perusteella neljään alaryhmään: tutkijoihin, fanityttöihin, columbinerseihin sekä heihin, jotka haluavat jäljitellä aiempia tekijöitä ja toteuttaa oman koulusurman. Henkilö voi kuitenkin siirtyä näiden alaryhmien välillä ja alaryhmien väliset rajat mennä päällekkäin. Tämän lisäksi koulusurmista voimakkaasti kiinnostuneet voidaan jakaa kolmeen ryhmään riippuen siitä, kuinka radikaaleja heidän mielipiteensä koulusurmiin liittyen ovat. Ensimmäinen ryhmä muodostuu koulusurmiin neutraalisti suhtautuvista, toinen henkilöistä jotka sympatisoivat joitakin koulusurmaajia, ja kolmas heistä jotka ovat kiinnostuneet toteuttamaan oman koulusurman. Suurin osa haastateltavista oli luokiteltavissa sympatisoijien ryhmään, eikä yhtäkään heistä koulusurman toteuttamisesta kiinnostuneiden ryhmään. Osa haastateltavissa toi kuitenkin esille huoltaan yhteisöissään olevista potentiaalisista koulusurmaajista. Tutkimuksessa käytetty mielipiteisiin perustuva jaottelu pohjautui terrorismitutkimuksessa kehitettyyn teoriaan, ja osoittaa käytännössä kuinka koulusurmatutkimus ja terrorismitutkimus voivat hyötyä toisistaan.
Tämän väitöskirjan aineiston perusteella voimakas kiinnostus koulusurmia kohtaan ei tarkoita samaa kuin halu toteuttaa koulusurma. Koulusurmayhteisöt kuitenkin levittävät koulusurmiin liittyviä narratiiveja ja antavat koulusurmaajille mainetta ja huomiota. Toisaalta samaan aikaan koulusurmayhteisöjä ei ole osattu hyödyntää koulusurmien ehkäisyssä, vaikka aineiston perusteella usea yhteisön jäsen ei hyväksy koulusurmien väkivaltaa ja osa toi esille huoltaan potentiaalisista koulusurmaajista yhteisöissään. Koulusurmayhteisöihin keskittyvä tutkimus voikin tarjota uusia näkökulmia koulusurmien ymmärtämiseen ja niiden ehkäisemiseen.School shootings are a global phenomenon, and the perpetrators use symbolic violence to send a message beyond the site of the violence. School shooters are impacted by cultural scripts that describe the reasons and methods for school shootings. These scripts and narratives related to school shootings are circulated online. Many school shooters have been active online, using the internet as part of their actions, for example, by publishing pictures and writings before their massacre. The media and, nowadays, social media have amplified and circulated school shooting narratives and thus given the perpetrators the fame and status. The online world is also a place where school-shooting-related communities are formed. People deeply interested in school shootings share, create, and circulate material on these massacres and their perpetrators. However, deep interest in school shootings is an under researched phenomenon, and its impact on and relation to school shootings are not well understood. The aim of this dissertation is to broaden the understanding of online communities built around school shootings and the effects these communities have on school shootings.
Data for this study were collected through online interviews of 22 people deeply interested in school shootings. Seven of these interviewees were interviewed a second time. In addition, a yearlong online ethnography was conducted to support the interviews and to broaden understanding of the phenomenon. The interviews were semistructured, and the interviewees came from different parts of the world. According to our findings, people deeply interested in school shootings form global online communities that are present on different social media platforms. In these communities, material related to school shootings is created, recreated, and circulated. People deeply interested in school shootings also circulate narratives that explain why school shootings happen. Even though the interviewees came from different parts of the world, their narratives were strikingly similar, as the interviewees talked extensively about school shooters’ bullying experiences and other social problems shooters had faced as well as bullying experiences the interviewees had encountered in their own lives. One or both of these narratives appeared in 21 of the 22 interviews. However, at the same time, deep interest in school shootings has many forms. People deeply interested in school shootings differ in their focus and level of interest, and they can be divided to four subgroups: researchers, fangirls, Columbiners, and copycats. Membership in these subgroups may overlap, and individuals can move from one group to another. We also found that people deeply interested in school shootings can be divided into three groups based on how radical their opinions related to school shootings are: people with neutral opinions, people who sympathize with some school shooters, and people who are interested in conducting a massacre of their own. Most of the interviewees could be categorized in the sympathizer group, and none could be categorized in the group with those who are interested in conducting their own massacre. Some interviewees however expressed worry about potential school shooters in their communities. The opinions related division was based on a theory developed in terrorism studies and showed in practice how school shooting research and terrorism research could benefit from one another, even though these two attack types now are researched mainly in different fields.
Altogether, according to our findings in this dissertation, a deep interest in school shootings does not equal a desire to conduct a school shooting. However, online school-shooting communities circulate school-shooting-related narratives and give the perpetrators fame and recognition. At the same time, school-shooting communities are underused in the prevention of school shootings, as many of their members do not condone the violence of school shootings, and some are worried about potential school shooters among them. Focusing more on online communities formed around school shootings can provide new insights leading to the understanding and prevention of school shootings
ANSYS AIM : Virtauslaskenta ja lämmönsiirto
No full textTyön tavoite on tutkia Discovery Ansys Integrated Multiphysics (Discovery AIM) ohjelman soveltuvuutta virtauslaskennan ja lämmönsiirron ongelmien ratkaisuun ja simulaatiokykyyn. Soveltuvuutta testataan vertaamalla kirjallisuudesta otettuja analyyttisesti ratkaistuja tehtäviä AIM:n numeeriseen ratkaisuun. Lisäksi testataan ohjelman kykyä mallintaa koeympäristö, jossa tietokoneen suoritinta jäähdytetään jäähdytyselementin ja tuulettimen yhdistelmällä.
Työ keskittyy AIM:n virtauslaskenta- ja lämmönsiirtopuoleen, jotka hyödyntävät käsitteeksi nousseen Ansys Fluentin numeerisia ratkaisijoita. AIM soveltuu myös mm. lujuuslaskentaan ja sähkömagneettisten ilmiöiden mallintamiseen, mutta näihin ominaisuuksiin ei työssä syvennytä, koska ne eivät ole työn rajauksen ja tarpeen kannalta oleellisia.
Työn alussa käydään läpi virtauslaskennan teoriaa, sekä yleisimpiä siihen liittyviä käsitteitä. Tämän jälkeen tutustutaan AIM:n käyttöliittymään, sekä ominaisuuksiin. Tarkoituksena on antaa kuva, kuinka ohjelmisto toimii ja esittäytyy käyttäjälle. Tässä osiossa tutustutaan myös AIM:n rajoitteisiin, jotka rajoittavat sen käytettävyyttä virtauslaskennan ja lämmönsiirtymän osa-alueilla.
Teoriaosuuden jälkeen esitellään analyyttiset ongelmat, joita on tarkoitus mallintaa numeerisesti. Ensin esitellään, mikä on ongelman ratkaisu analyyttisesti, ja tämän jälkeen esitetään, kuinka työ pyritään siirtämään AIM-ohjelmaan ja ratkaisemaan numeerisesti.
Seuraavaksi esitellään testikokoonpano, sekä käytetty ohjelmisto ja työkalut, joilla testikokoonpanosta otetaan mittauksia simulaation rakentamista varten. Tämän jälkeen esitetään, kuinka testi suoritetaan ja mitä mittauksia tehdään testin aikana, sekä käydään läpi testilaitteiston ominaisuuksia. Lisäksi käydään läpi simulaatiomallin rakentaminen, käytetyt alku- ja reunaehdot. Testikokoonpanona toimi sitä varten rakennettu tietokonekokoonpano, jossa mitattiin lämpötiloja rasituksen yhteydessä prosessorin jäähdytyselementistä.
Lopuksi käytiin läpi tulokset ja todettiin, että Ansys (Discovery) AIM ei sovellu hyvin teoreettisten ongelmien mallintamiseen, sillä jo pienessä otannassa havaittiin suurimmillaan yli kuuden prosentin heittoja tulokseen, sekä mallien alustus on vaikeaa ohjelmistolla, jolla ei voida mallintaa kaksiulotteisia virtauksia. Simulaation rakentaminen koeympäristön ja -mittausten perusteella onnistui hyvin ja AIM:ää voi suositella teollisiin ja kokeellisiin mittausympäristöihin, jos virtausgeometrian deformaatiolla tai reaktiivisilla virtauksilla ei ole vaikutusta lopputulokseen.The objective of this thesis work was to study, how Discovery Ansys Integrated Multiphysics (Discovery AIM) fares with solving analytical fluid flow and heat transfer problems numerically and how well is it able to build a simulation according to measurements from a test rig. These problems were chosen to represent some of the most common types from literature.
This work concentrates only on the fluid flow simulation and thermal simulation properties of AIM, which use the same solver as Ansys Fluent. Besides flow and simulation, AIM also allows users to simulate e.g. structural and electromagnetic problems. These additional uses were not investigated here, in order to limit time and space, and since they were of no interest for the current need of the work.
First, we introduce some of the most basic concept and theories behind computational fluid dynamics and thermal calculations. After this, Ansys AIM user interface is introduced, followed by a general description of how the program works and what kind of limitations users might run into, by trying to leverage it.
After theory, we are introduced into the analytical problems, which we are supposed to both model and calculate numerically with AIM. First, we introduce the analytical solution and then the idea of how to port that into AIM calculations. Then we show if and how the numerical solution differs from the analytical.
Next, we describe the test bench, its components and programs used to measure data from the test run. Then we describe the test process and what we are aiming to achieve during the test run and how. The test bench consisted of a computer pc case, with a processor and heat sink, cooled by a fan. Temperature measurements were taken from the heat sink and the processor.
Finally, we went through results and found out that Ansys (Discovery) AIM does not lend itself very well to solving analytical problems numerically. Even with a small sample, we found differences exceeding six percent at worst. In addition, with no ability to simulate in two dimensions, some problems had to be modeled and calculated in three dimensions. On the other hand, simulating the test scenario based on measurements from the test bench worked well, and AIM can be recommended for such tasks, if deforming flow volumes or reactive flows are not affecting the outcome on those simulations