Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 2006. / Härtill 4 uppsatser.

Licentiatavhandling Uppsala, Univ : 2004.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Univ., 2004. / Härtill 6 uppsatser.

Den här studien ämnar minska gapet mellan socialt arbete och datavetenskap. När socialtjänsten utreder fall som handlar om hedersvåld och förtryck så brukar verktyget Nätverkskartan att användas. Ändamålet är att kartlägga klientens nätverk med syftet att hitta trygga eller otrygga punkter i nätverket, samt för att ta reda på om det finns någon eller några i nätverket som påverkar klienten negativt. Problemet är att kartan ritas upp med hjälp av papper och penna, vilket begränsar möjligheterna för djupare analyser av klientens nätverk. Genom att digitalisera verktyget Nätverkskartan med hjälp av grafteori så öppnas det dörrar för djupare analyser. Med hjälp av metodiken Design and Creation research besvaras frågorna om hur en analog nätverkskarta, anpassad för att analysera fall av hedersvåld och förtryck och genom vilka medel inom grafteori verktyget nätverkskartan skulle gynnas av digitaliseringen. Resultatet pekar på att en digitalisering av verktyget nätverkskartan är gynnsamt eftersom det möjliggör analyser av nätverkskartan utifrån fler olika perspektiv. / Den här studien ämnar minska gapet mellan socialt arbete och datavetenskap. När socialtjänsten utreder fall som handlar om hedersvåld och förtryck så brukar verktyget Nätverkskartan att användas. Ändamålet är att kartlägga klientens nätverk med syftet att hitta trygga eller otrygga punkter i nätverket, samt för att ta reda på om det finns någon eller några i nätverket som påverkar klienten negativt. Problemet är att kartan ritas upp med hjälp av papper och penna, vilket begränsar möjligheterna för djupare analyser av klientens nätverk. Genom att digitalisera verktyget Nätverkskartan med hjälp av grafteori så öppnas det dörrar för djupare analyser. Med hjälp av metodiken Design and Creation research besvaras frågorna om hur en analog nätverkskarta, anpassad för att analysera fall av hedersvåld och förtryck och genom vilka medel inom grafteori verktyget nätverkskartan skulle gynnas av digitaliseringen. Resultatet pekar på att en digitalisering av verktyget nätverkskartan är gynnsamt eftersom det möjliggör analyser av nätverkskartan utifrån fler olika perspektiv.

Graph theory is a mathematical study of objects and their pairwise relations, known as nodes and edges respectively. The birth of graph theory is often considered to take place in 1736 when the Swiss mathematician Leonhard Euler tried to solve a routing problem involving seven bridges of Königsberg in Prussia. In more recent times, graph theory has caught the attention of companies from all types of industries due to its power of modelling and analysing exceptionally large networks. This thesis investigates the usage of graph theory in the energy sector for a utility company, in particular Fortum whose activities consist of, but not limited to, production and distribution of electricity and heat. The output of the thesis is a wide overview of graph-theoretic concepts and their practical applications, as well as a study of a use-case where some concepts are put into deeper analysis. The chosen use-case within the scope of this thesis is feature selection - a process for reducing the number of features, also known as input variables, typically before a regression model is built to avoid overfitting and increase model interpretability. Five graph-based feature selection methods with different points of view are studied. Experiments are conducted on realistic data sets with many features to verify the legitimacy of the methods. One of the data sets is owned by Fortum and used for forecasting the electricity price, among other important quantities. The obtained results look promising according to several evaluation metrics and can be used by Fortum as a support tool to develop prediction models. In general, a utility company can likely take advantage graph theory in many ways and add value to their business with enriched mathematical knowledge. / Grafteori är ett matematiskt område där objekt och deras parvisa relationer, även kallade noder respektive kanter, studeras. Grafteorins födsel anses ofta äga rum år 1736 när den schweiziske matematikern Leonhard Euler försökte lösa ett vägsökningsproblem som involverade sju broar av Königsberg i Preussen. På senare tid har grafteori fått uppmärksamhet från företag inom flera branscher på grund av dess kraft att modellera och analysera väsentligt stora nätverk. Detta arbete undersöker användningen av grafteori inom energisektorn för ett allmännyttigt företag, närmare bestämt Fortum vars verksamhet består av, dock ej begränsat till, produktion och distribution av elektricitet och värme. Arbetet resulterar i en bred översiktlig genomgång av grafteoretiska begrepp och deras praktiska tillämpningar, samt ett fallstudium där några begrepp sätts in i en djupare analys. Det valda fallstudiet inom ramen för arbetet är variabelselektering - en process för att minska antalet ingångsvariabler, vilket vanligtvis genomförs innan en regressionsmodell skapas för att undvika överanpassning och öka modellens tydbarhet. Fem grafbaserade metoder för variabelselektering med olika ståndpunkter studeras. Experiment genomförs på realistiska datamängder med många ingångsvariabler för att verifiera metodernas giltighet. En av datamängderna ägs av Fortum och används för att prognostisera elpriset, bland andra viktiga kvantiteter. De erhållna resultaten ser lovande ut enligt flera utvärderingsmått och kan användas av Fortum som ett stödverktyg för att utveckla prediktionsmodeller. I allmänhet kan ett energiföretag sannolikt dra fördel av grafteori på många sätt och skapa värde i sin affär med hjälp av berikad matematisk kunskap.

Lozenges are polygons constructed by gluing two equilateral triangles along an edge. We can fit lozenge pieces together to form larger polygons and given an appropriate polygon we can tile it with lozenges. Lozenge tilings of the semi-regular hexagon with sides A,B,C can be viewed as the 2D picture of a stack of cubes in a A x B x C box. In this project we investigate the typical shape of a tiling as the sides A,B,C of the box grow uniformly to infinity and we consider two cases: The uniform case where all tilings occur with equal probability and the q^Volume case where the probability of a tiling is proportional to the volume taken up by the corresponding stack of cubes. To investigate lozenge tilings we transform it into a question on families of non-intersecting paths on a corresponding graph representing the hexagon. Using the Lindström–Gessel–Viennot theorem we can define the probability of a non-intersecting path crossing a particular point in the hexagon both for the uniform and the $q$-Volume case. In each case this probability function is connected to either the Hahn or the $q$-Hahn orthogonal polynomials. The orthogonal polynomials depend on the sides of the hexagon and so we consider the asymptotic behaviour of the polynomials as the sides grow to infinity using a result due to Kuijlaars and Van Assche. This determines the density of non-intersecting paths through every point in the hexagon, which we calculate, and a ``Arctic curve" result which shows that the six corners of the hexagon are (with probability one) tiled with just one type of lozenge. / "Lozenger" är polygoner konstruerade genom att limma två liksidiga trianglar längs en kant. Vi kan montera lozengstycken ihop för att bilda större polygoner och med en lämplig polygon kan vi lozengplatta den. Lozengplattor av den semi-liksidiga hexagonen med sidorna A, B, C kan ses som 2D-bilden av en stapel kuber i en A x B x C-box. I det här projektet undersöker vi den typiska formen på en platta när sidorna A, B, C på rutan växer till oändlighet och vi tar an två fall: Det likformiga fallet där alla plattor sker med samma sannolikhet och q ^ Volymfallet då sannolikheten för en platta är proportionell mot volymen som tas upp av motsvarande kubstapel. För att undersöka plattor förvandlar vi det till en fråga om samlingar av icke-korsande vägar på en motsvarande graf som representerar hexagonen. Med hjälp av satsen Lindström – Gessel – Viennot kan vi definiera sannolikheten för att en icke-korsande väg går genom en viss punkt i hexagonen både för det enhetliga och $ q $ -volymfallet. I båda fallen är dessa sannolikhetsfunktioner relaterade till Hahn eller $ q $ -Hahn ortogonala polynomer. Dessa ortogonala polynom beror på hexagonens sidor så vi betraktar polynomens asymptotiska beteende när sidorna växer till oändlighet genom ett resultat från Kuijlaars och Van Assche. Detta bestämmer densiteten för de icke-korsande vägarna genom varje punkt i det hexagon vi beräknar. Detta bestämmer också också en '' arktisk kurva '' som visar att hexagonens sex hörn är (med sannolikhet ett) plattade med bara en typ av lozeng.

Graph theory is a mathematical study of objects and their pairwise relations, also known as nodes and edges. The birth of graph theory is often considered to take place in 1736 when Leonhard Euler tried to solve a problem involving seven bridges of Königsberg in Prussia. In more recent times, graphs has caught the attention of companies from many industries due to its power of modelling and analysing large networks. This thesis investigates the usage of graph theory in the energy sector for a utility company, in particular Fortum whose activities consist of, but not limited to, production and distribution of electricity and heat. The output of the thesis is a wide overview of graph-theoretic concepts and their applications, as well as an evaluation of energy-related use-cases where some concepts are put into deeper analysis. The chosen use-case within the scope of this thesis is feature selection for electricity price forecasting. Feature selection is a process for reducing the number of features, also known as input variables, typically before a regression model is built to avoid overfitting and to increase model interpretability. Five graph-based feature selection methods with different points of view are studied. Experiments are conducted on realistic data sets with many features to verify the legitimacy of the methods. One of the data sets is owned by Fortum and used for forecasting the electricity price, among other important quantities. The obtained results look promising according to several evaluation metrics and can be used by Fortum as a support tool to develop prediction models. In general, a utility company can likely take advantage graph theory in many ways and add value to their business with enriched mathematical knowledge. / Grafteori är ett matematiskt område där objekt och deras parvisa relationer, även kända som noder respektive kanter, studeras. Grafteorins födsel anses ofta ha ägt rum år 1736 när Leonhard Euler försökte lösa ett problem som involverade sju broar i Königsberg i Preussen. På senare tid har grafer fått uppmärksamhet från företag inom flera branscher på grund av dess kraft att modellera och analysera stora nätverk. Detta arbete undersöker användningen av grafteori inom energisektorn för ett allmännyttigt företag, närmare bestämt Fortum, vars verksamhet består av, men inte är begränsad till, produktion och distribution av el och värme. Arbetet resulterar i en bred genomgång av grafteoretiska begrepp och deras tillämpningar inom både allmänna tekniska sammanhang och i synnerhet energisektorn, samt ett fallstudium där några begrepp sätts in i en djupare analys. Den valda fallstudien inom ramen för arbetet är variabelselektering för elprisprognostisering. Variabelselektering är en process för att minska antalet ingångsvariabler, vilket vanligtvis genomförs innan en regressions- modell skapas för att undvika överanpassning och öka modellens tydbarhet. Fem grafbaserade metoder för variabelselektering med olika ståndpunkter studeras. Experiment genomförs på realistiska datamängder med många ingångsvariabler för att verifiera metodernas giltighet. En av datamängderna ägs av Fortum och används för att prognostisera elpriset, bland andra viktiga kvantiteter. De erhållna resultaten ser lovande ut enligt flera utvärderingsmått och kan användas av Fortum som ett stödverktyg för att utveckla prediktionsmodeller. I allmänhet kan ett energiföretag sannolikt dra fördel av grafteori på många sätt och skapa värde i sin affär med hjälp av berikad matematisk kunskap

The Turán problem is a fundamental problem in extremal graph theory. It asks what the maximum number of edges a given graph G can have, not containing some forbidden graph H, and is solved using the Turán number ex(n,H), density π(H) and graph Tr(n). Turán's theorem tells us that the Turán graph Tr(n) is the largest Kr+1-free simple graph on n vertices. This paper is an overview of Turán problems for cliques Kn, hypercubes Qn and Hamming graphs H(s,d). We end it by proving a new result we call "the layer theorem", solving the Hamming-Turán problem using a method of creating layers of vertices in a graph. This theorem gives a lower bound for the Hamming-relative Turán density as follows: <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cpi_%7Bs,d%7D(%5Cmathcal%7BH%7D_%7Bs,d%7D,F)%20%5Cgeq%201%20-%20%5Cdfrac%7Bf+g%7D%7B%7C%7CH(s,d)%7C%7C%7D" /> where <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?f%20=%20%5Cbinom%7Bs%7D%7B2%7D%5Cleft(1-%5Cdfrac%7Br-2%7D%7Br-1%7D%5Cright)ds%5E%7Bd-1%7D%20%5Ctext%7B%20and%20%7D%20g%20=%20%5Csum_%7Bi=1%7D%5E%7Bn/(t-1)%7D%20(d-i(t-1))(s-1)%5E%7Bi(t-1)+1%7D%5Cbinom%7Bd%7D%7Bi(t-1)%7D" /> for the forbidden graph F stretching over t layers and r = χ(F). / Turán-problemet är det fundamentala problemet inom extremal grafteori. Det ställer frågan vad det maximala antalet kanter en given graf G kan ha utan att innehålla någon förbjuden graf H, och löses med hjälp av Turán-talet ex(n,H), -densiteten π(H) and -grafen Tr(n). Turáns sats säger oss att Turán-grafen Tr(n) är den största Kr+1-fria enkla grafen på n hörn. Denna uppsats är en överblick av Turán-problem i klickar Kn, hyperkuber Qn och Hamming-grafer H(s,d). Vi avslutar den med att bevisa ett nytt resultat som vi kallar "lagersatsen", vilket löser Hamming-Turán-problemet med hjälp av en metod som skapar lager av hörnen i en graf. Lagersatsen ger en undre gräns för den Hamming-relativa Turán-densiteten enligt följande: <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cpi_%7Bs,d%7D(%5Cmathcal%7BH%7D_%7Bs,d%7D,F)%20%5Cgeq%201%20-%20%5Cdfrac%7Bf+g%7D%7B%7C%7CH(s,d)%7C%7C%7D" /> där <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?f%20=%20%5Cbinom%7Bs%7D%7B2%7D%5Cleft(1-%5Cdfrac%7Br-2%7D%7Br-1%7D%5Cright)ds%5E%7Bd-1%7D%20%5Ctext%7B%20and%20%7D%20g%20=%20%5Csum_%7Bi=1%7D%5E%7Bn/(t-1)%7D%20(d-i(t-1))(s-1)%5E%7Bi(t-1)+1%7D%5Cbinom%7Bd%7D%7Bi(t-1)%7D" /> för den förbjudna grafen F som sträcker sig över t lager samt r = χ(F).

The aim of this thesis is to examine clustering based outlier detection algorithms on their ability to detect abnormal events in flight traffic. A nominal model is trained on a data-set containing only flights which are labeled as normal. A detection scoring function based on the nominal model is used to decide if a new and in forehand unseen data-point behaves like the nominal model or not. Due to the unknown structure of the data-set three different clustering algorithms are examined for training the nominal model, K-means, Gaussian Mixture Model and Spectral Clustering. Depending on the nominal model different methods to obtain a detection scoring is used, such as metric distance, probability and OneClass Support Vector Machine. This thesis concludes that a clustering based outlier detection algorithm is feasible for detecting abnormal events in flight traffic. The best performance was obtained by using Spectral Clustering combined with a Oneclass Support Vector Machine. The accuracy on the test data-set was 95.8%. The algorithm managed to correctly classify 89.4% of the datapoints labeled as abnormal and correctly classified 96.2% of the datapoints labeled as normal. / Syftet med detta arbete är att undersöka huruvida klusterbaserad anomalidetektering kan upptäcka onormala händelser inom flygtrafik. En normalmodell är anpassad till data som endast innehåller flygturer som är märkta som normala. Givet denna normalmodell så anpassas en anomalidetekteringsfunktion så att data-punkter som är lika normalmodellen klassificeras som normala och data-punkter som är avvikande som anomalier. På grund av att strukturen av nomraldatan är okänd så är tre olika klustermetoder testade, K-means, Gaussian Mixture Model och Spektralklustering. Beroende på hur normalmodellen är modellerad så har olika metoder för anpassa en detekteringsfunktion används, så som baserat på avstånd, sannolikhet och slutligen genom One-class Support Vector Machine. Detta arbete kan dra slutsatsen att det är möjligt att detektera anomalier med hjälp av en klusterbaserad anomalidetektering. Den algoritm som presterade bäst var den som kombinerade spektralklustring med One-class Support Vector Machine. På test-datan så klassificerade algoritmen $95.8\%$ av all data korrekt. Av alla data-punkter som var märka som anomalier så klassificerade denna algoritm 89.4% rätt, och på de data-punkter som var märka som normala så klassificerade algoritmen 96.2% rätt.

An area in graph theory is graph colouring, which essentially is a labeling of the vertices or edges according to certain constraints. In this thesis we consider star edge colouring, which is a variant of proper edge colouring where we additionally require the graph to have no two-coloured paths or cycles with length 4. The smallest number of colours needed to colour a graph G with a star edge colouring is called the star chromatic index of G and is denoted <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cchi'_%7Bst%7D(G)" />. This paper proves an upper bound of the star chromatic index of bipartite graphs in terms of the maximum degree; the maximum degree of G is the largest number of edges incident to a single vertex in G. For bipartite graphs Bk with maximum degree <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?k%5Cgeq1" />, the star chromatic index is proven to satisfy<img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%20%5Cchi'_%7Bst%7D(B_k)%20%5Cleq%20k%5E2%20-%20k%20+%201" />. For bipartite graphs <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?B_%7Bk,n%7D" />, where all vertices in one part have degree n, and all vertices in the other part have degree k, it is proven that the star chromatic index satisfies <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cchi'_%7Bst%7D(Bk,n)%20%5Cleq%20k%5E2%20-2k%20+%20n%20+%201,%20k%20%5Cgeq%20n%20%3E%201" />. We also prove an upper bound for a special case of multipartite graphs, namely <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?K_%7Bn,1,1,%5Cdots,1%7D" /> with m parts of size one. The star chromatic index of such a graph satisfies<img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cchi'_%7Bst%7D(K_%7Bn,1,1,%5Cdots,1%7D)%20%5Cleq%2015%5Clceil%5Cfrac%7Bn%7D%7B8%7D%5Crceil%5Ccdot%5Clceil%5Cfrac%7Bm%7D%7B8%7D%5Crceil%20+%20%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7Dm(m-1),%5C,m%20%5Cgeq%205" />. For complete multipartite graphs where m &lt; 5, we prove lower upper bounds than the one above.