Abstract In this thesis, we consider autonomous environmental modelling, where robotic sensing platforms are utilized in environmental surveying. In order to allow a wide range of different environments, our models must be flexible to the data with some a prior assumptions. Respectively, in order to guide action planning, we need to have a unified sensing quality metric that depends on the prediction quality of our models. Finally, in order to be able to adapt to the observed information, at each iteration of the action planning algorithm, we must be able to provide solutions that aim at minimum travelling time needed to reach a certain level of sensing quality. These are the main topics in this thesis. At the center of our approaches are stationary and non-stationary Gaussian processes based on the assumption that the observed phenomenon is due to the diffusion of white noise, where diffusion kernel anisotropy and scale may vary between locations. For these models, we propose adaptation of diffusion kernels based on a structure tensor approach. Proposed methods are demonstrated with experiments that show, assuming sensor noise is not dominating, our iterative approach is able to return diffusion kernel values close to correct ones. In order to quantify how precise our models are, we propose a mutual information based sensing quality criterion, and prove that the optimal design using our sensing quality provides the best prediction quality for the model. To incorporate localization uncertainty in modelling, we also propose an approach where a posterior model is marginalized over sensing path distribution. The benefit is that this approach implicitly favors actions that result in previously visited or otherwise well-defined areas, meanwhile, maximizing the information gain. Experiments support our claims that our proposed approaches are best when considering predictive distribution quality. In action planning, our approach is to use graph-based approximation algorithms to obtain a certain level of model quality in an efficient way. In order account for spatial dependency and active localization, we propose adaptation methods that map sensing quality to vertex prices in a graph. Experiments demonstrate the benefit of our adaptation methods compared to the action planning algorithms that do not consider these specific features. / Tiivistelmä Tässä väitöskirjassa tarkastellaan autonomista ympäristön mallinnusta, missä ympäristön kartoitukseen hyödynnetään robottimittausalustoja. Erilaisia ympäristöjä varten, käytettävien mallien tulee olla joustavia datalle tietyillä a priori oletuksilla. Mittausalustojen ohjaus vaatii vastaavasti yhtenäisen, mallien ennustuslaadusta riippuvan, kartoituksen laatumetriikan. Mukautuakseen uuteen informaatioon, ohjausalgoritmin tulee lisäksi pyrkiä joka iteraatiolla minimoimaan tietyn kartoituksen laadun saavuttava kulkuaika. Nämä ovat tämän väitöskirjan pääaiheet. Tämän väitöskirjan keskiössä ovat sellaiset stationaariset ja ei-stationaariset Gaussin prosessit, jotka perustuvat oletukseen että havaittu ilmiö johtuu valkoisen kohinan diffuusiosta. Diffuusiokernelin anisotrooppisuudelle ja skaalalle sallitaan paikkariippuvaisuus. Tässä väitöskirjassa esitetään näiden mallien mukauttamiseen rakennetensoripohjaisia menetelmiä. Suoritetut kokeet osoittavat, että esitetyt iteratiiviset mukauttamismenetelmät tuottavat lähes oikeita diffuusiokernelien arvoja, olettaen, että sensorikohina ei dominoi mittauksia. Mallien ennustustarkkuuden määrittämiseen esitetään keskinäisinformaatioon perustuva kartoituksen laatumetriikka. Väitöskirjassa todistetaan, että optimaalinen ennustuslaatu saavutetaan käyttämällä esitettyä laatumetriikkaa. Väitöskirjassa esitetään lisäksi laatumetriikka, jossa posteriori malli on marginalisoitu kartoituspolkujen jakauman yli. Tämän avulla voidaan huomioida paikannusepävarmuuden vaikutukset mallinnuksessa. Tällöin etuna on se, että kyseinen laatumetriikka suosii implisiittisesti sellaisia mittausalustojen ohjauksia, jotka johtavat aeimmin kartoitetuille tai helposti ennustettaville alueille samalla maksimoiden informaatiohyödyn. Suoritetut kokeet tukevat väittämiä, että väitöskirjassa esitetyt menetelmät tuottavat parhaan ennustusjakauman laadun. Mittausalustojen ohjaus vaatii vastaavasti yhtenäisen, mallien ennustuslaadusta riippuvan, kartoituksen laatumetriikan. Väitöskirjassa esitetään mukautusmenetelmiä kartoituksen laadun kuvaukseksi graafin solmujen kustannuksiksi. Tämän avulla sallitaan sekä spatiaalinen riippuvuus että aktiivinen paikannus. Mittausalustojen ohjaus vaatii vastaavasti yhtenäisen, mallien ennustuslaadusta riippuvan, kartoituksen laatumetriikan.

Abstract The recommendation for infants to sleep supine has decreased the incidence of sudden infant death syndrome by more than a half, but as another consequence, a dramatic rise has been observed in the incidence of acquired cranial asymmetry (deformational plagiocephaly, DP). According to recent data, almost half of otherwise healthy infants are affected by some degree of DP at 7 to 12 weeks of age, and especially in the USA and some Central European countries, major effort is put into treatment of severe DP. However, little is known of the prognosis of DP in the absence of intervention, and although primary preventive strategies are often recommended, a lack of evidence on the effectiveness of such measures persists. Furthermore, although 3D imaging is nowadays frequently used on infants with DP, no data is available on the accuracy of the measurements used to quantify cranial asymmetry. In the present study, the efficacy of a primary preventive program in reducing the incidence of DP was tested in a randomized, controlled trial. The course of DP in the absence of active treatment was studied throughout the first year of life, and factors impacting the prognosis of DP were investigated. The diagnostic accuracy of four 3D stereophotogrammetry-based measurements was also analyzed and compared, with a goal of determining their optimal cut-off values for DP. DP was less prevalent and less severe in the intervention group infants at the end of the RCT (3 months). The point prevalence of DP peaked at 3 months, whereafter spontaneous improvement in DP was seen throughout the follow-up period until 12 months of age. A preferential infant head position at 3 months was the strongest predictor of a subsequently unfavorable course of DP. Cranial asymmetry seen at birth was transient, and none of the older infants with torticollis had presented neck imbalance at birth, but rather appeared to develop the condition postnatally concomitantly with DP. Although all studied asymmetry-related measurements performed well regarding diagnostic accuracy, OCLR produced the most accurate classification of DP. In conclusion, primary preventive guidelines would likely aid in reducing the burden from both DP itself and associated healthcare costs, although substantial spontaneous improvement from DP can usually be expected. The cut-off values defined for the asymmetry-related measurements have clinical implication in both making the diagnosis of DP and determining the target outcomes for treatment. / Tiivistelmä Imeväisten nukuttaminen selällään on vähentänyt kätkytkuolemien määrää alle puoleen aiemmasta, mutta käytäntö on myös huomattavasti lisännyt asentoperäisen, ei-synostoottisen vinokalloisuuden esiintyvyyttä; tuoreen tutkimustiedon mukaan jopa lähes joka toisella imeväisellä on nähtävissä jonkinasteista asentovinokalloisuutta 7–12 viikon iässä. Etenkin USA:ssa ja muutamissa Keski-Euroopan maissa vaikea-asteista asentovinokalloisuutta hoidetaan aktiivisesti kypäräortoosein, mutta samanaikaisesti tietämys tilan luonnollisesta kulusta on vähäistä. Vaikka riskitekijöitä tunnetaan ja ehkäiseviä toimenpiteitä usein suositellaan, ei niiden tehosta ole juuri näyttöä. Nykyään 3D-pintakuvantamista käytetään usein vinokalloisten imeväisten seurannassa, mutta epäsymmetrian mittaamiseen käytettyjen muuttujien osuvuudesta ei ole tietoa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää vastasyntyneiden vanhemmille annettavan vauvan käsittelyohjeistuksen vaikutusta asentovinokalloisuuden ilmaantuvuuteen satunnaistetussa, kontrolloidussa asetelmassa. Lisäksi pitkäaikaisseurannassa kartoitettiin asentovinokalloisuuden luonnollista kulkua ja ennusteeseen vaikuttavia tekijöitä suomalaisilla imeväisillä. Tutkimuksessa myös analysoitiin ja vertailtiin 3D-kuvista laskettavien epäsymmetriaa mittaavien muuttujien diagnostista osuvuutta. Käsittelyohjeita saaneiden lapsilla oli 3 kuukauden iässä merkittävästi vähemmän asentovinokalloisuutta ja kalloasymmetria oli lievempää kuin verrokkiryhmässä. Asentovinokalloisuuden esiintyvyys oli korkeimmillaan juuri 3 kuukauden iässä, jonka jälkeen merkittävää spontaania palautumista oli havaittavissa koko 12 kuukauden ikään jatkuneen seurannan ajan. Vastasyntyneillä nähty kalloasymmetria oli puolestaan ohimenevää, eikä myöskään vastasyntyneenä dokumentoitu kaulan liikerajoitus lisännyt myöhemmän vinokalloisuuden riskiä, vaan vinokalloisilla usein tavattava torticollis (kierokaula) näytti kehittyvän ensimmäisten elinviikkojen aikana yhdessä vinokalloisuuden kanssa. 3 kuukauden iässä havaittu imeväisen halu pitää päätään aina samaan suuntaan käännettynä oli yhteydessä kalloasymmetrian huonompaan spontaaniin palautumiseen. Tutkituista epäsymmetriaa mittaavista muuttujista OCLR erotteli vinokalloiset parhaiten. Yhteenvetona voidaan todeta, että ennaltaehkäisevä ohjeistus voisi vähentää vinokalloisuutta ja siitä aiheutuvia hoitokuluja kustannustehokkaasti, mutta vinokalloisuudelta on lupa odottaa myös merkittävää spontaania palautumista. Tutkimuksessa määritellyillä epäsymmetriaa mittaavien muuttujien raja-arvoilla on käyttöä sekä diagnostiikan että hoidon tavoitteiden määrittelemisen saroilla.

Abstract The aims of the present study were to clarify the antenna function and radio frequency radiation (RFR) sensitivity of human subjects using theoretical calculations and field tests. The weak very high frequency (VHF) electromagnetic fields and spontaneous hand movements were recorded. Groups of university students, other volunteers and as a very interesting group, experienced well finders, were used as test subjects. The VHF field was studied using a spectrum analyser and tuneable narrow-band or broad-band meter with a dipole antenna. The hand movements were registered by potentiometric systems and electromyography (EMG). The test subjects (altogether n = 140) in different tests were walking, sitting in a cart being pulled slowly forward, or sitting in a moving car. The responses were observed and hand movements were recorded and analysed by personal computers. By visual inspection and using the Pearson's correlation, the results of different individuals have been compared with the measured intensity of far fields of a radio mast. Reaction spots and graphs defined by different individuals in the same experiment areas have been compared to each other. Hand movement correlated with the reactions of the forearm and shoulder muscles, e.g., pronator teres and trapezius, by EMG measurements. The reactions of some persons correlated with each other. Experiments in a slow moving wagon and in a moving car showed a correlation between the test subjects’ hand movements and the intensity of below 1 mV/m radio and TV signals measured in the vicinity of the test subject. In open field tests different persons usually reacted in widely different ways. The most evident results were recorded near the buildings, where the radio waves reflected from the wall and patterns of standing waves were clear. Many VHF frequency modulated (FM) broadcasting signals were summed at these places at the same time. It is concluded that the spontaneous hand movement reactions occurred as a response of the human body to the gradients of the VHF field intensity. The reaction generally occurred in interference patterns of multipath propagation or standing waves originating from the radiation of FM radio and TV broadcasting transmitters and radiation reflected from the walls of buildings or from other objects. This non-thermal reaction was clearly observable as spontaneous arm movements by 39 percent of the 85 tested students. / Tiivistelmä Tässä tutkimuksessa selvitettiin ihmisen herkkyyttä radiotaajuiselle säteilylle. Ihmisen toimimista radioaaltojen antennina tarkasteltiin teoreettisesti ja kenttäkokein. Heikkojen VHF-alueen radioaaltojen voimakkuutta ja tahattomia käsien liikkeitä rekisteröitiin valituilla koepoluilla. Koehenkilöinä on ollut yliopiston opiskelijoita ja muita vapaaehtoisten ryhmiä. Kiinnostavin ryhmä oli kokeneet kaivonkatsojat, joiden käsienliikereaktioihin radioaaltojen vaikutuksista löytyy viitteitä kirjallisuudesta. Radioaaltojen voimakkuuden vaihteluja mitattiin spektrianalysaattorilla ja laajakaistaisella VHF-alueen integroivalla mittarilla. Käsien liikkeitä rekisteröitiin potentiometriin perustuvilla liikeantureilla. Lihasten sähköimpulsseja rekisteröitiin elektromyografia- eli EMG-laitteella. Eri koesarjoissa koehenkilöt (yhteensä 140) kävelivät, istuivat hitaasti vedettävässä vaunussa tai istuivat liikkuvassa autossa. Reaktioita tarkkailtiin ja käsien liikkeet ja mitatut kentänvoimakkuudet rekisteröitiin ja analysoitiin tietokoneella. Eri koehenkilöiden tuloksia, reagointipaikkoja ja rekisteröityjä käyriä 5–35 km:n etäisyydellä mastoista tarkasteltiin silmämääräisesti. Pearsonin korrelaatiolaskentaa apuna käyttäen tuloksia verrattiin radiomastojen säteilyn voimakkuuteen. Eri ihmisten reagointikohtia ja käyriä samoilta koealueilta vertailtiin keskenään. Koeasetelmassa käsienliikkeiden todettiin korreloivan joidenkin kyynärvarren ja hartialihasten (mm. pronator teres ja trapezius) EMG-signaaleihin. Joidenkin koehenkilöiden tulokset korreloivat keskenään. Hitaasti vedettävässä vaunussa ja liikkuvassa autossa tehdyissä kokeissa tuli esille korrelaatio vartalon edessä olevien käsien loittonemis-lähestymis-liikkeiden ja koehenkilön välittömässä läheisyydessä mitattujen 1 mV/m -tasoisten radio- ja TV-signaalien voimakkuusvaihtelujen välillä. Avoimella kentällä henkilöt reagoivat hyvin eri tavoin. Parhaiten yhteys tuli esille rakennusten lähellä sijaitsevilla koealueilla, joissa radioaallot heijastuivat rakennuksen seinästä muodostaen selkeitä seisovan aallon kuvioita. Useat taajuusmoduloidut VHF-alueen radiosignaalit summautuivat näissä paikoissa samanaikaisesti. Johtopäätöksenä on, että tahattomat käsienliikkeet tapahtuvat kehon vasteena VHF-kentän voimakkuuden muutoksille. Reaktio tapahtui yleensä interferenssi-kuvioissa tai seisovissa aalloissa, jotka muodostuvat FM-radio- ja TV-lähetysten monitie-etenemisestä radioaaltojen heijastuessa rakennusten seinistä tai muista kohteista. Tämä ei-lämpövaikutustason reaktio oli selvästi havaittavissa olkapään tasalle koukistetun käden tahattomana ojennus-koukistus-liikkeenä 39 prosentilla testatuista 85 opiskelijasta.

Abstract In plants, there are at least three types of haemoglobins (Hbs): symbiotic, non-symbiotic and truncated. Symbiotic Hbs are known to participate in nitrogen fixation, but the roles of the latter two groups are more obscure. Previous reports have connected both plant non-symbiotic and truncated Hbs to the scavenging of an important signal molecule, nitric oxide (NO). The aim of the present thesis was to study the effects of a bacterial Hb of Vitreoscilla sp. (VHb) on a woody model organism, hybrid aspen (Populus tremula x tremuloides), and the role of endogenous hybrid aspen Hbs. To store the produced hybrid aspen lines, the suitability of different cryopreservation methods was also tested. VHb-expressing hybrid aspens were generated by Agrobacterium-mediated gene transfer. The effects of VHb expression were examined in standard greenhouse conditions, under elevated UV-B light as well as during culture with ectomycorrhizal fungi. Both slow cooling and vitrification methods were applied in cryostoring samples of the different genetic backgrounds. Hybrid aspen non-symbiotic and truncated Hb genes PttHb1 and PttTrHb, respectively, were also isolated. The function of the genes and corresponding proteins PttHb1 and PttTrHb were studied using non-transgenic and VHb hybrid aspen lines as well as a mutant yeast (Saccharomyces cerevisiae) defective in NO resistance. VHb expression did not improve the general growth of hybrid aspen but resulted in enhanced starch accumulation in chloroplasts, pointing to changes in energy metabolism. Of the studied cryopreservation protocols, the slow cooling of dormant in vivo buds proved to be the most feasible way of cryostoring hybrid aspen lines. The culture with the ectomycorrhizal fungus was shown to increase the expression of both PttHb1 and PttTrHb in the roots of non-transgenic lines. However, the fungi did not up-regulate the hybrid aspen Hb genes in the VHb lines. Therefore, it is hypothesized that endogenous Hbs may contribute to the growth of roots and that VHb may compensate this function. When expressed alone in the mutant yeast, the recombinant PttHb1 and PttTrHb did not protect cells against the toxicity of NO. Subsequently, a novel mRNA transcript of the heterotrophic ferredoxin NADP+ oxidoreductase gene PtthFNR was found. The absence of a plastid presequence in the transcript suggests targeting of the encoded protein into cytosol. The coexpression of PttHb1 and cytosolic PtthFNR partially rescued the mutant yeast during NO treatment, demonstrating for the first time that plant Hb1 with an applicable reductase scavenges NO in vivo at a physiologically relevant rate. This thesis extends current knowledge about plant Hbs and the effects of VHb on a phenotype of a tree. It also provides new information about plant ferredoxin reductase genes. / Tiivistelmä Kasvihemoglobiinit jaetaan symbioottisiin, ei-symbioottisiin sekä ns. katkaistuihin eli truncated-hemoglobiineihin. Symbioottisten hemoglobiinien tiedetään osallistuvan typen sitomiseen, kun taas kahden muun ryhmän toiminta tunnetaan heikosti. Aiemmissa tutkimuksissa ei-symbioottiset ja truncated-hemoglobiinit on yhdistetty tärkeän signaalimolekyylin, typpimonoksidin (NO), haitallisuuden vähentämiseen. Tämän työn tarkoituksena oli tutkia Vitreoscilla sp. -bakteerin VHb-hemoglobiinin vaikutuksia puuvartiseen mallikasviin, hybridihaapaan (Populus tremula x tremuloides), sekä hybridihaavan omien hemoglobiinien merkitystä. Lisäksi työssä kokeiltiin eri nestetyppisäilytysmenetelmiä hybridihaapalinjojen varastoimiseksi. VHb:tä ilmentävät hybridihaavat tuotettiin Agrobacterium-välitteisellä geeninsiirrolla. VHb:n vaikutuksia tutkittiin kasvihuoneolosuhteissa, kohotetussa UV-B-säteilyssä sekä sienijuurikasvatuksen aikana. Eri linjojen nestetyppisäilytykseen sovellettiin sekä hidasta että nopeaa jäähdytystä. Tutkimuksissa myös eristettiin hybridihaavan PttHb1- ja PttTrHb-hemoglobiinigeenit. Näiden geenien sekä niiden koodaamien PttHb1- ja PttTrHb-proteiinien toimintaa tutkittiin siirtogeenittömien ja VHb-hybridihaapalinjojen sekä NO-herkän hiivamutantin (Saccharomyces cerevisiae) avulla. VHb-ilmennys ei parantanut hybridihaavan kasvua, mutta lisäsi tärkkelyksen kertymistä viherhiukkasiin, mikä viittaa muutoksiin energia-aineenvaihdunnassa. Tutkituista menetelmistä parhaiten hybridihaapalinjojen nestetyppisäilytykseen soveltui lepovaiheessa olevien in vivo -silmujen hidas jäähdytys. Toisin kuin VHb-kasveissa, sienijuurikasvatus voimisti sekä PttHb1:n että PttTrHb:n ilmenemistä siirtogeenittömien hybridihaapojen juurissa. Tästä johtuen esitettiin, että hybridihaavan hemoglobiinit voivat vaikuttaa juurien kasvuun ja VHb pystyy korvaamaan tämän toiminnon. Kun PttHb1 ja PttTrHb ilmennettiin yksin mutanttihiivassa, proteiinit eivät suojanneet soluja NO:n myrkyllisyydeltä. Tämän jälkeen työssä kuvattiin heterotrofisen ferredoksiini-NADP+-oksidoreduktaasi-geenin PtthFNR:n uusi mRNA-muoto. Plastidiin ohjaavan sekvenssin puuttuminen geenituotteesta viittaa siihen, että mRNA:n koodaama proteiini sijoittuu solulimaan. PttHb1:n ja PtthFNR:n yhtäaikainen ilmentäminen mutanttihiivassa paransi solujen elossa säilymistä NO-käsittelyn aikana, mikä osoittaa ensimmäistä kertaa, että kasvin Hb1 pystyy sopivan reduktaasin kanssa vähentämään NO-pitoisuutta elävässä eliössä. Tämä työ laajentaa tietämystä kasvihemoglobiineista sekä VHb:n vaikutuksesta puiden ilmiasuun. Työ myös lisää tietoa kasvien ferredoksiinireduktaasi-geeneistä.

Abstract This thesis examines radio resource management techniques for multicell multi-input single-output (MISO) downlink networks. Specifically, the thesis focuses on developing linear transmit beamforming techniques by optimizing certain quality-of-service (QoS) features, including, spectral efficiency, fairness, and throughput. The problem of weighted sum-rate-maximization (WSRMax) has been identified as a central problem to many network optimization methods, and it is known to be NP-hard. An algorithm based on a branch and bound (BB) technique which globally solves the WSRMax problem with an optimality certificate is proposed. Novel bounding techniques via conic optimization are introduced and their efficiency is illustrated by numerical simulations. The proposed BB based algorithm is not limited to WSRMax only; it can be easily extended to maximize any system performance metric that can be expressed as a Lipschitz continuous and increasing function of the signal-to-interference-plus-noise (SINR) ratio. Beamforming techniques can provide higher spectral efficiency, only when the channel state information (CSI) of users is accurately known. However, in practice the CSI is not perfect. By using an ellipsoidal uncertainty model for CSI errors, both optimal and suboptimal robust beamforming techniques for the worst-case WSRMax problem are proposed. The optimal method is based on a BB technique. The suboptimal algorithm is derived using alternating optimization and sequential convex programming. Through a numerical example it is also shown how the proposed algorithms can be applied to a scenario with statistical channel errors. Next two decentralized algorithms for multicell MISO networks are proposed. The optimization problems considered are: P1) minimization of the total transmission power subject to minimum SINR constraints of each user, and P2) SINR balancing subject to the total transmit power constraint of the base stations. Problem P1 is of great interest for obtaining a transmission strategy with minimal transmission power that can guarantee QoS for users. In a system where the power constraint is a strict system restriction, problem P2 is useful in providing fairness among the users. Decentralized algorithms for both problems are derived by using a consensus based alternating direction method of multipliers. Finally, the problem of spectrum sharing between two wireless operators in a dynamic MISO network environment is investigated. The notion of a two-person bargaining problem is used to model the spectrum sharing problem, and it is cast as a stochastic optimization. For this problem, both centralized and distributed dynamic resource allocation algorithms are proposed. The proposed distributed algorithm is more suitable for sharing the spectrum between the operators, as it requires a lower signaling overhead, compared with centralized one. Numerical results show that the proposed distributed algorithm achieves almost the same performance as the centralized one. / Tiivistelmä Tässä väitöskirjassa tarkastellaan monisoluisten laskevan siirtotien moniantennilähetystä käyttävien verkkojen radioresurssien hallintatekniikoita. Väitöskirjassa keskitytään erityisesti kehittämään lineaarisia siirron keilanmuodostustekniikoita optimoimalla tiettyjä palvelun laadun ominaisuuksia, kuten spektritehokkuutta, tasapuolisuutta ja välityskykyä. Painotetun summadatanopeuden maksimoinnin (WSRMax) ongelma on tunnistettu keskeiseksi monissa verkon optimointitavoissa ja sen tiedetään olevan NP-kova. Tässä työssä esitetään yleinen branch and bound (BB) -tekniikkaan perustuva algoritmi, joka ratkaisee WSRMax-ongelman globaalisti ja tuottaa todistuksen ratkaisun optimaalisuudesta. Samalla esitellään uusia conic-optimointia hyödyntäviä suorituskykyrajojen laskentatekniikoita, joiden tehokkuutta havainnollistetaan numeerisilla simuloinneilla. Ehdotettu BB-perusteinen algoritmi ei rajoitu pelkästään WSRMax-ongelmaan, vaan se voidaan helposti laajentaa maksimoimaan mikä tahansa järjestelmän suorituskykyarvo, joka voidaan ilmaista Lipschitz-jatkuvana ja signaali-(häiriö+kohina) -suhteen (SINR) kasvavana funktiona. Keilanmuodostustekniikat voivat tuottaa suuremman spektritehokkuuden vain, jos käyttäjien kanavien tilatiedot tiedetään tarkasti. Käytännössä kanavan tilatieto ei kuitenkaan ole täydellinen. Tässä väitöskirjassa ehdotetaan WSRMax-ongelman ääritapauksiin sekä optimaalinen että alioptimaalinen keilanmuodostustekniikka soveltaen tilatietovirheisiin ellipsoidista epävarmuusmallia. Optimaalinen tapa perustuu BB-tekniikkaan. Alioptimaalinen algoritmi johdetaan peräkkäistä konveksiohjelmointia käyttäen. Numeerisen esimerkin avulla näytetään, miten ehdotettuja algoritmeja voidaan soveltaa skenaarioon, jossa on tilastollisia kanavavirheitä. Seuraavaksi ehdotetaan kahta hajautettua algoritmia monisoluisiin moniantennilähetyksellä toimiviin verkkoihin. Tarkastelun kohteena olevat optimointiongelmat ovat: P1) lähetyksen kokonaistehon minimointi käyttäjäkohtaisten minimi-SINR-rajoitteiden mukaan ja P2) SINR:n tasapainottaminen tukiasemien kokonaislähetystehorajoitusten mukaisesti. Ongelma P1 on erittäin kiinnostava, kun pyritään kehittämään mahdollisimman pienen lähetystehon vaativa lähetysstrategia, joka pystyy takaamaan käyttäjien palvelun laadun. Ongelma P2 on hyödyllinen tiukasti tehorajoitetussa järjestelmässä, koska se tarjoaa tasapuolisuutta käyttäjien välillä. Molempien ongelmien hajautetut algoritmit johdetaan konsensusperusteisen vuorottelevan kertoimien suuntaustavan avulla. Lopuksi tarkastellaan kahden langattoman operaattorin välisen spektrinjaon ongelmaa dynaamisessa moniantennilähetystä käyttävässä verkkoympäristössä. Spektrinjako-ongelmaa mallinnetaan käyttämällä kahden osapuolen välistä neuvottelua stokastisen optimoinnin näkökulmasta. Tähän ongelmaan ehdotetaan ratkaisuksi sekä keskitettyä että hajautettua resurssien allokoinnin algoritmia. Hajautettu algoritmi sopii paremmin spektrin jakamiseen operaattorien välillä, koska se vaatii vähemmän kontrollisignalointia. Numeeriset tulokset osoittavat, että ehdotetulla hajautetulla algoritmilla saavutetaan lähes sama suorituskyky kuin keskitetyllä algoritmillakin.

El empleo de estructuras mixtas de acero-hormigón ha experimentado un aumento creciente en las últimas décadas, dado qu permiten un mejor aprovechamiento de las características de los materiales empleados, en comparación con estructuras de hormigón armado y acero trabajando de forma independiente. Este trabajo de investigación se centra en el estudio y análisis de pilares mixtos de tipo perfil tubular de acero, CFT (Concrete Filled Tube), rectangular o cuadrado, rellenos de hormigón de alta resistencia. Este tipo de pilares cuenta con ventajas respecto a otros pilares mixtos como el hecho de que el perfil de acero sirve de enconfrado para el núcleo de hormigón y a su vez, cuenta con suficiente capacidad resistente como para soportar las cargas exixtentes en fase de construcción. Todo ello permite un importante ahorro, tanto económico, como en las plazos de ejecución. Otras ventajas de estos pilares es que el perfil tubular confina el núcleo de hormigón y este a su vez evita que se produzca el pandeo local del tubo de acero, permitiendo así su plastificación y máximo aprovechamiento. Estas ventajas, proporcionan a los soportes ductibilidad característica muy importante frente a la acción sísima, de ahí que el uso de este tipo de pilares se haya extendido en países como Japón, Estados Unidos y China. Es importante, también, destacar el aumento de resistencia al fuego del sistema en comparación con un perfil de acero hueco. A partir del análisis del estado actual del conocimiento se ha planteado una campaña experiemental que cubre los aspectos no estudiados hasta el momento, y que constituyen los casos más habituales en la práctica real: soportes esbeltos o semiesbeltos sometidos a carga axial y diagrama de momentos no constante. En total se han efectuado 78 ensayos sobre pilares mixtos. Los resultados experimentales se comparan con las previsiones de las normativas de referencia más importantes para el cálculo de pilares mixtos: EC4, AISC 2010, BS5-400:2005, AS5100-6, DBJ13-51, etc, comprobando su validez para el tipo de pilar estudiado. Finalmente se ha planteado un modelo de cálculo simplificado basado en el método de amplificación de momentos y se ha ajustado el factor de rigidez a flexión de los pilares, así como un factor de conversión a diagrama de momentos constantes. / Hernández Figueirido, D. (2012). Estudio experimental del pandeo de perfiles tubulares rectangulares de acero, rellenos de hormigón de alta resistencia, bajo carga axial y diagrama de momentos variables [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14724 / Palancia

PhD. (Department of Business Administration, Faculty of Management Sciences), Vaal University of Technology. / Entrepreneurial intention (EI) is considered as an element used by researchers to measure the propensity of individuals to become entrepreneurs. Higher education institutions (HEIs) have been utilised globally by governments as mechanisms to increase the EIs of students by establishing entrepreneurship as an academic discipline and instituting entrepreneurship programmes at all educational levels. However, in South Africa, the Global Entrepreneurship Monitor (GEM) reports a decline in EIs in the last decade of the population aged 18-64 years. The current study investigated the influence of the entrepreneurship education (EE) at one selected Technical and Vocational Education and Training (TVET) college and a University of Technology (UOT) located in the Gauteng Province, South Africa through a comparative analysis. The Theory of Planned Behaviour (TPB) and the Theory of Reasoned Action (TRA) were used as theories to underpin the study. In addition, Self-efficacy (SE), Need to Achieve (NA) and Instrumental Readiness (IR) were included as constructs to examine further variables for EIs. The study adopted a survey design and followed a quantitative research approach in determining the relationship between the identified variables. A self-administered survey questionnaire was used to gather the data from the sampled students at the selected HEIs. The total number of usable questionnaires was 390 from the TVET college and 362 from the UOT, giving a total of 752 responses. The empirical analysis was performed by means of the descriptive statistics, exploratory factor analysis (EFA), Pearson correlations, and regression analysis. The descriptive analysis procedure was utilised to examine the demographic profile of the respondents as well as the perceptions of the respondents towards the research constructs of the study. The EFA procedure confirmed that all measurement scales applied in the study were unidimensional. The Pearson correlation analysis was used to examine the linear association between the constructs while the regression analysis was used to test the hypotheses. The results of the hypotheses tests revealed that EE was statistically significant in predicting the EI of the students from both the TVET college and UOT. The tests further revealed that EE was also statistically significant in predicting the Attitude towards Behaviour (ATB), Subjective Norm (SN), Perceived Behavioural Control (PBC), SE, NA and IR of the students from both HEIs in a similar manner. However, PBC, SE, and NA were found to be statistically insignificant for the TVET college students while for the UOT students only SN, NA and IR were statistically insignificant. The study concludes that EE is an important tool that can be used to enhance the EI of the students at both types of HEIs. It further draws the conclusion that students from the TVET college are more dependent on external factors such as the support of their families and friends as well as the availability of resources to start thinking of starting their own business, whereas those from the UOT are more reliant on internal motivation. Based on the results, the study recommends that subjects in the curriculum in HEIs should have a learning unit dedicated to stimulating entrepreneurship amongst students. Such an approach might inspire students to venture into entrepreneurship.

No description available.

Abstract Metabolic syndrome is a constellation of metabolic abnormalities predisposing to cardiovascular diseases (CVD), type 2 diabetes, and increased mortality. Due to the high prevalence and severe co-morbidities, metabolic syndrome constitutes a major burden for both public health and the global economy. Improved understanding of the detailed molecular mechanisms could provide novel strategies for the treatment and preferably prevention of the metabolic syndrome-related health issues. Recent advancements in ‘omics’ technologies have facilitated the development of novel tools to examine the links between genetic variation and human health. The new techniques allow determination of millions of genotypes or quantification of hundreds of metabolic measures from a single blood sample. In this thesis, genomics and metabolomics approaches are coupled to improve our understanding of the metabolic syndrome-related health issues. More precisely, my projects evaluate the metabolic effects of two lipid-lowering therapies and non-alcoholic fatty liver, as well as assess genetic determinants of chronic inflammation. The present results indicate generally consistent metabolic effects of statins and proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) genetic inhibition. The subtle discrepancies observed could potentially contribute to differences in the efficacy to lower CVD risk between statins and PCSK9 inhibitors. The dissimilar metabolic effects of the four genetic variants that increase the risk of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) highlight the heterogeneity of the molecular mechanisms involved in NAFLD pathogenesis. The results further suggest that fatty liver by itself might not promote unfavourable metabolic aberrations associated with fatty liver on a population level. The newly identified loci associating with inflammatory phenotypes elucidate the genetic mechanisms contributing to the inflammatory load. In particular, the present results suggest the important role of the locus determining the ABO blood types in the regulation of the soluble adhesion molecule levels. To conclude, this thesis successfully complements the knowledge of the molecular mechanisms involved in metabolic syndrome-related traits and provides examples of how to couple omics technologies in the study of complex traits or in the evaluation of drug effects. / Tiivistelmä Metabolinen oireyhtymä on tila, jossa useiden aineenvaihdunnallisten riskitekijöiden kasautuminen suurentaa riskiä sairastua tyypin 2 diabetekseen ja sydän- ja verisuonitauteihin sekä lisää kokonaiskuolleisuutta. Vakavista liitännäissairauksista ja suuresta esiintyvyydestä johtuen metabolinen oireyhtymä kuormittaa merkittävästi sekä terveydenhuoltoa että kansantaloutta. Jotta metabolisen oireyhtymän hoitoon ja ennaltaehkäisyyn voitaisiin kehittää uusia keinoja, on tärkeää ymmärtää paremmin oireyhtymän syntyyn vaikuttavat täsmälliset molekyylimekanismit. Niin sanottujen ’omiikka-tekniikoiden’ viimeaikainen kehitys tarjoaa uusia mahdollisuuksia tutkia geenimuutosten vaikutuksia terveyteen. Uusien tekniikoiden avulla voidaan määrittää miljoonia genotyyppejä tai satoja aineenvaihdunnan merkkiaineita yhdestä verinäytteestä. Tässä väitöskirjatyössä yhdistetään genomiikan ja metabolomiikan menetelmiä metaboliseen oireyhtymään liittyvien terveysongelmien tutkimiseksi. Väitöskirjani osatöissä arvioin kahden lipidilääkkeen sekä ei-alkoholiperäisen rasvamaksan aineenvaihdunnallisia vaikutuksia sekä pyrin tunnistamaan krooniseen tulehdukseen vaikuttavia geneettisiä tekijöitä. Tulosten mukaan statiinien ja PCSK9:n (engl. proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) geneettisen eston aineenvaihduntavaikutukset ovat hyvin samankaltaiset. Kuitenkin havaitut pienet poikkeavuudet tietyissä merkkiaineissa voivat vaikuttaa eroavaisuuksiin siinä, kuinka tehokkaasti lääkeaineet alentavat sydäntautiriskiä. Suuret erot rasvamaksan riskiä lisäävien geenimuutosten vaikutuksissa aineenvaihduntaan korostavat rasvamaksaan liittyvien molekyylimekanismien monimuotoisuutta. Tulosten perusteella vaikuttaa siltä, että rasvan kertyminen maksaan ei luultavasti itsessään aiheuta suuria muutoksia verenkierron aineenvaihduntatuotteiden pitoisuuksiin. Tulehdusmerkkiaineisiin assosioituvat uudet geenialueet täydentävät tulehduksen molekyylimekanismeihin liittyvää tietoa. Tulokset korostavat ABO-veriryhmän määräävän geenin vaikutusta liukoisten adheesiomolekyylien pitoisuuksiin. Kaiken kaikkiaan väitöskirjan osatyöt tuovat uutta tietoa metaboliseen oireyhtymään liittyvien terveysongelmien molekyylimekanismeihin. Projektit havainnollistavat, miten omiikka-tekniikoita voidaan hyödyntää monitekijäisten fenotyyppien tutkimuksessa sekä lääkeaineiden aineenvaihduntavaikutusten arvioinnissa.

Abstract The rapid evolution of wireless networks to meet the requirements of explosive data traffic demand is escalating energy consumption beyond sustainable limits. Consequently, energy efficiency (EE) has emerged as a key performance indicator for future wireless networks to address the increasing concern over greenhouse gas emissions and sustainable economic growth. This thesis studies energy-efficient transmission strategies for multiantenna wireless systems. The aim is to develop linear beamforming techniques maximizing the bit-per-Joule EE metric, focusing on three appealing scenarios: a coordinated multicell system; a fronthaul-constrained cloud radio access network (C-RAN); and a multi-pair wireless-powered relaying system. The primary emphasis is on suboptimal but efficient optimization approaches which are attractive for practical implementation. The problem of achieving EE fairness in a multicell multiple-input single-output downlink system is studied first. Specifically, coordinated beamforming is designed to maximize the minimum EE among all base stations. Novel efficient iterative optimization methods solving the design problem in both centralized and decentralized fashions are proposed. In a downlink C-RAN with finite-capacity fronthaul links, the network-wide EE performance is explored via a joint design of beamforming and remote radio head-user association. A relatively realistic power consumption model including rate-dependent circuit power and nonlinear power amplifiers' (PA) efficiency is also considered. To gain an insight into the optimal performance of the design problem, an algorithm achieving globally optimal solutions is devised. Towards practical implementation, two efficient iterative suboptimal methods are proposed aiming at yielding near-optimal performance. Finally, a multi-pair amplify-forward relaying network is considered, in which energy-constrained relays adopting time-switching protocol harvest energy from the radio frequency signals transmitted by users. To maintain EE fairness among all user pairs, joint optimization of system parameters, such as users' transmit power, relay beamforming, and energy harvesting (EH) time, is studied. Impacts of rate-dependent circuit power, nonlinear PAs' efficiency and nonlinear EH circuits on the achievable performance are also addressed. / Tiivistelmä Langattomat verkot ovat kehittyneet nopeasti räjähdysmäisesti kasvavan dataliikenteen mahdollistamiseksi, minkä seurauksena energiankulutus on kasvanut kestävän kehityksen rajat ylittävällä tavalla. Siksi energiatehokkuudesta (EE, energy efficiency) on tullut uusien langattomien verkkojen keskeinen suunnittelukriteeri vastauksena kasvavaan huoleen kasvihuonepäästöistä ja kestävästä talouskasvusta. Väitöskirjassa tutkitaan moniantennisten langattomien järjestelmien energiatehokkaita tiedonsiirtostrategioita. Tavoitteena on kehittää lineaarisia keilanmuodostustekniikoita, jotka maksimoivat energiatehokkuuden mitattuna bitteinä joulea kohden, keskittymällä kolmeen kiinnostavaan vaihtoehtoon, joita ovat koordinoitu monisolujärjestelmän lähetys laskevalla siirtotiellä, pilvipohjainen radioliityntäverkko (C-RAN, cloud radio access network), jossa laskentayksikön ja varsinaisen radiolähettimen välinen yhteys (fronthaul) on rahoitettu, ja usean parin relejärjestelmiin, joissa releet toimivat paristoilla. Työn pääpaino on alioptimaalisissa, mutta käytännöllisesti tehokkaissa optimointimenetelmissä. Pääpaino on alioptimaalisissa mutta tehokkaissa optimointitavoissa, jotka ovat kiinnostavia käytännön toteutuksen näkökulmasta. Ensiksi tarkastellaan tasapuolisen energiatehokkuuden saavuttamista monisoluisessa laskevan siirtotien moni-tulo yksi-lähtö (MISO, multiple-input single-output) -järjestelmässä. Koordinoitu keilanmuodostus on suunniteltu erityisesti maksimoimaan energiatehokkuuden minimitaso kaikilla tukiasemilla. Tarkemmin sanottuna pyritään maksimoimaan huonoin energiatehokkuus solmujen välillä, kun käytetään yhteistoiminnallista keilanmuodostusta. Muodostetun ongelman ratkaisemiseksi ehdotetaan edistyksellisiä iteratiivisia menetelmiä käyttämällä sekä keskitettyjä että hajautettuja ratkaisuja. Laskevan siirtosuunnan fronthaul-rajoitetussa C-RAN-järjestelmässä selvitetään verkonlaajuista energiatehokkuutta keilanmuodostuksen ja palvelevan tukiaseman yhteisoptimoinnilla. Tässä käytetään verrattain realistista tehonkulutusmallia, joka sisältää datanopeudesta riippuvan prosessointitehon ja epälineaarisen tehovahvistimen (PA, power amplifier) hyötysuhteen. Jotta saadaan käsitys ongelman optimaalisesta suorituskyvystä, siihen kehitetään globaalisti optimaalinen menetelmä. Lisäksi ehdotetaan kaksi käytännöllisempää iteratiivista menetelmää, jotka saavuttavat lähes optimaalisen suorituskyvyn. Lopuksi keskitytään monen parin vahvista-ja-välitä eteenpäin (AF. amplify and forward) verkkoon, jossa aikajakokytkentää käyttävät energiarajoitetut toistimet keräävät energiaa käyttäjien lähettämistä radiosignaaleista. Jotta saavutetaan EE:n oikeudenmukaisuus kaikkien parien välillä, parametrit, kuten käyttäjien lähetysteho, toistimen keilanmuodostus, ja energiankeräysaika suunnitellaan yhdessä. Tässä tutkitaan nopeusriippuvaisen piirin tehon, epälineaarisen tehovahvistimen hyötysuhteen ja epälineaaristen energiankeräyspiirien tehon vaikutusta suorituskykyyn.