Diss. / Teknillinen korkeakoulu, SimLab, Helsingin yliopisto, valtiotieteellinen tiedekunta, sosiaalipsykologian laitos. Myös paperimuodossa (ISBN 978-951-22-9200-4).

Abstract Energy is essential for our lives and underpins all the key functions of society. However, our energy systems today are undergoing substantial changes. The growing energy demand and our dependence on fossil fuels have become an important issue faced by countries around the globe. Besides the technological developments in the field of renewables and smart grids for future smart energy, a significant weakness of our energy systems is their lack of social and economic perspectives, even though energy systems are often defined as techno-social systems. Through an extensive literature review of extant studies related to various aspects of energy and business model studies, this study has identified a major gap in that the business model and the value perspective have not been conceptualized with well-defined and holistic theoretical frameworks. Particularly, there is little understanding of the creation of open business models in digitalized industries, although the phenomenon is widespread in the real world. The main purpose of this research is to explore and understand the creation of open business models from the value perspective in the emerging smart energy ecosystem with a specific focus on value configurations. The study utilizes a system- and design-oriented action research approach and takes an energy innovation project funded by the European Union (EU) as the main data source. The results of the study are that: 1) the study proposes a holistic framework for the value perspective for (open) business models including value spaces, value configuration, and value complementarity. This is a major contribution to business model and management studies, and for the first time, it unifies the value thinking scattered throughout the existing literature; 2) the research provides an insight into how practitioners can conceptualize and approach the creation of open business models that are often enabled through digitalization; 3) the study contributes to the EU’s 2020 and 2030 energy and environmental targets. The research on new business models for the energy industry can assist in the implementation of new energy market development, policy instruments, and market regulations that promote the creation of smart grids, all of which are currently boosting jobs, economic growth, and environmental sustainability in Europe and elsewhere. / Tiivistelmä Nykyinen fossiilisista energianlähteistä riippuvainen energiajärjestelmämme on globaalissa muutoksessa energian kysynnän kasvaessa. Tulevaisuuden älykkäissä sähköverkoissa – ja koko energiajärjestelmässä – uusiutuvien energialähteiden rooli kasvaa huomattavasti. Vaikka energiajärjestelmät usein ymmärretäänkin sosio-teknisinä järjestelminä, ovat taloudelliset ja sosiaaliset näkökulmat jääneet aikaisemmassa tutkimuksessa usein teknisten näkökulmien varjoon. Tässä tutkimuksessa keskitytäänkin arvonluontiin ja liiketoimintamalleihin tulevaisuuden älykkäissä sähköverkoissa. Tutkimuksessa tehdyn ja energialiiketoimintaan kohdistuneen kirjallisuusanalyysin tuloksena voitiin todeta, että aikaisemmassa tutkimuksessa sovelletut liiketoimintamalli- tai arvonluonnin näkökulmat eivät muodosta riittävää ja kokonaisvaltaista viitekehystä älykkäiden sähköverkkojen tutkimukseen. Erityiseksi tutkimusaukoksi havaittiin avoimien ja digitaalisten liiketoimintamallien luominen energia-alalla. Tämän tutkimuksen tarkoituksena onkin ymmärtää, erityisesti arvon luonnin näkökulmasta, kuinka uusissa ja esiin nousevissa energiaekosysteemeissä syntyy ja luodaan avoimia liiketoimintamalleja ja arvokonfiguraatioita. Tutkimuksessa sovelletaan systeemi- ja suunnitteluorientoitunutta toimintatutkimusmetodologiaa, ja sen tutkimusaineisto on kerätty osana EU Horizon 2020 -ohjelmasta rahoitettua P2P-Smartest -hanketta. Tutkimuksen tuloksena esitetään 1) kokonaisvaltainen viitekehys avoimien liiketoimintamallien ymmärtämiseen arvonluonnin näkökulmasta. Viitekehys sisältää arvon luonnin alueen (value space), arvokonfiguraation (value configuration) ja arvon täydentävyyden (value complementarity) ulottuvuudet ekosysteemisessä kontekstissa. Lisäksi työssä esitetään näkökulmia, kuinka 2) käytännössä voidaan konseptoida ja luoda avoimia digitaalisia liiketoimintamalleja älykkäiden sähköverkkojen kontekstiin. Toteutetun liiketoimintamallitutkimuksen tulokset tukevat myös 3) EU:n vuosille 2020 ja 2030 asetettujen energia- ja ympäristötavoitteiden saavuttamista erityisesti energiamarkkinan, markkinaregulaation ja -politiikkojen kehittämisessä sekä älykkäiden sähköverkkojen käyttöön ottamisessa.

Abstract Today, the diagnosis of osteoporosis and assessment of fracture risk is based on estimation of bone mineral density (BMD) determined by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). A lack has been shown in the prediction of individual fracture risk using DXA-based BMD (BMDDXA). Digital radiography (DR) has eased the application of dual-energy techniques for separating bone and soft tissue, but the direct application of dual-energy digital radiography (DEDR) to determine BMD has not been investigated. Additionally, with BMD and bone mass, bone geometry affects strongly the mechanical strength of bone. Geometrical parameters can also be determined from the DR images. This study aimed to investigate the ability of DEDR to determine BMD and whether the combination of DEDR-based BMD and geometry improves the prediction of maximal load. Fracture and osteoporosis diagnoses could thus be done with one examination, i.e. with DEDR, whereas in the current routine both DR imaging and DXA examination are needed for diagnoses. Reindeer femora were imaged by DR with two different energies (79 and 100 kVp). The different geometrical parameters were also determined from the 79 kVp images. The BMD measured by DEDR (BMDDEDR) were calculated using the calculation principle of DXA. The ability of BMDDEDR to predict BMDDXA was investigated. The femora were mechanically tested in an axial loading configuration with the shaft in a vertical position to determine mechanical parameters. The best combination of BMDDEDR and geometrical parameters to predict bone maximal load was explored. BMDDXA was used for comparison. Significant moderate to high linear correlations were observed in all regions of the upper femur (femoral neck, Ward’s triangle, trochanter and inter-trochanter) between BMDDEDR and BMDDXA. BMDDEDR of the femoral neck and BMDDXA of the femoral neck predicted maximal load similarly. The best combination of parameters to predict maximal load was BMDDEDR at Ward’s triangle, femoral shaft diameter (FSD) and femoral shaft axis length (FNAL) (r = 0.79, p < 0.05). The study shows that DEDR is a suitable method to determine BMD in vitro and the combination of BMD and geometry improves the prediction of bone maximal load when compared to BMDDEDR of femoral neck or trochanter only. The thesis also includes unpublished data from a preliminary human study. / Tiivistelmä Osteoporoosin diagnosointi ja murtumariskin määrittäminen perustuvat kaksienergisellä röntgenabsorptiometrialla (DXA) mitattavaan luun mineraalitiheyden (BMD) arviointiin. DXA:lla määritetyn luun mineraalitiheyden (BMDDXA) on kuitenkin osoitettu olevan puutteellinen murtumariskin yksilöllisessä ennustamisessa. Digitaalinen röntgenkuvaus (DR) on helpottanut sellaisten kaksienergisten tekniikoiden toteuttamista, joissa luu ja pehmytkudos on eroteltu toisistaan. Kaksienergisen digitaalisen röntgenkuvausmenetelmän (DEDR) soveltamista BMD:n määrittämiseen ei ole tutkittu. BMD:n ja luun massan lisäksi on luun geometrialla vahva vaikutus luun mekaaniseen lujuuteen. Geometriset parametrit voidaan määrittää niin ikään digitaalisista röntgenkuvista. Tässä työssä tutkittiin, pystytäänkö DEDR:llä määrittämään BMD sekä parantaako DEDR:llä mitattujen BMD:n ja geometrian yhdistelmä luun maksimikuormituksen ennustetta. Näin ollen murtuma- ja osteoporoosidiagnoosit voitaisiin tehdä yhdellä tutkimuksella (DEDR), kun nykyisin diagnoosit vaativat sekä digitaalisen röntgenkuvauksen että DXA-tutkimuksen. Poron reisiluut kuvattiin digitaalisen röntgenlaitteen kahdella eri kuvausjännitteellä (79 ja 100 kVp). 79 kVp -kuvista määritettiin myös erilaiset geometriaparametrit. BMD laskettiin DEDR-kuvista (BMDDEDR) DXA:n laskentaperiaatetta käyttäen. BMDDEDR:n kyky ennustaa BMDDXA:a tutkittiin. Maksimikuormituksen selvittämiseksi reisiluut testattiin mekaanisesti aksiaalisuunnassa varren ollessa pystysuorassa asennossa. BMDDEDR- ja geometriaparametreista määritettiin paras yhdistelmä maksimikuorman ennustamiseen. BMDDXA-arvoja käytettiin analysoinnissa vertailun vuoksi. BMDDEDR- ja BMDDXA-arvojen välillä havaittiin merkitsevä keskinkertainen tai korkea korrelaatio kaikissa mielenkiintoalueissa (reisiluun kaula, Wardin kolmio, sarvennoisen alue ja reisiluun varren alue). Wardin kolmiosta mitatun BMD:n (WABMDDEDR), reisiluun varren halkaisijan (FSD) ja reisiluun kaulan kautta kulkevan akselin (FNAL) yhdistelmä ennusti parhaiten luun haurautta (r = 0.79, p < 0.05). Tutkimus osoittaa, että DEDR on sopiva menetelmä BMD:n määrittämiseen tutkimusolosuhteissa ja että BMD:n ja geometrian yhdistelmä parantaa maksimikuormituksen ennustetta pelkästään reisiluun kaulasta tai sarvennoisesta mitattuun BMDDEDR:iin verrattuna. Väitöskirja sisältää myös julkaisemattomia tuloksia alustavista ihmistutkimuksista.

Abstract The multiple-input multiple-output (MIMO) technique combined with an orthogonal frequency division multiplexing (MIMO--OFDM) has been introduced as a promising approach for the ever increasing capacity and quality of service (QoS) requirements for wireless communication systems. An efficient radio spectrum utilization expects a flexible transceiver solution, which has been the reason for the development of the software defined radio (SDR) technologies which in their turn are expected to enable the creation of cognitive radios. As a result, any radio solution could be invoked on demand on any platform. In this thesis work, we have studied detector algorithms and programmable processor architectures in order to find practical solutions for the future wireless systems. A programmable receiver can reduce the energy dissipation of the receiver by changing the detection algorithm based on the current channel realizations. To provide a realistic aspect to the implementations in different channel realizations, we present a wide state-of-the-art detector comparison. In addition, we present an extensive number arithmetic and word length study in order to evaluate realistic hardware complexity and energy dissipations of the implementations. The study includes a comprehensive design chain from the algorithm development to the actual processor design and finally programming software for the platforms. We evaluate single and multi-core processor implementations by comparing the achieved results to the Long Term Evolution (LTE) performance requirements. We implement detectors on digital signal processors (DSPs), graphics processing unit (GPU) and transport triggered architecture (TTA). The implementation results are compared in throughput, silicon area and energy efficiency. Finally, we discuss the advantages and disadvantages of the architectures and the implementation effort. / Tiivistelmä Usean antennin tekniikka yhdistettynä ortogonaaliseen taajuusvaihtelumodulointiin lähetin-vastaanotimessa on esitetty eräänä lupaavana ratkaisuna jatkuvasti kasvaviin kapasiteetti- ja palvelunlaatuvaatimuksiin langattomissa tietoliikennejärjestelmissä. Tehokas radiospektrin käyttö edellyttää joustavaa lähetin-vastaanotinratkaisua, mikä on ollut syynä ohjelmistoradioteknologioiden kehitykselle. Ohjelmistoradioiden kehityksen on puolestaan odotettu mahdollistavan kognitiiviradioiden syntymisen. Tuloksena, mikä tahansa radiosovellus voitaisiin herättää tarpeen mukaan millä tahansa ohjelmoitavalla sovellusalustalla. Tässä väitöskirjatyössä tutkitaan ilmaisinalgoritmeja sekä ohjelmoitavia prosessoriarkkitehtuureja tarkoituksena löytää käytännöllisiä ratkaisuja tulevaisuuden langattomiin järjestelmiin. Ohjelmoitavalla vastaanottimella voidaan vähentää vastaanottimen energiankulutusta vaihtamalla ilmaisinalgoritmeja vallitsevan kanavatilan mukaan. Työssä esitellään laaja, viimeisintä tutkimusta edustava ilmaisinalgoritmivertailu, joka antaa realistisen näkökannan toteutuksiin erilaisissa kanavatiloissa. Lisäksi työssä esitellään numeroaritmetiikka- ja sananpituustutkimus, jonka tarkoituksena on arvioida toteutusten realistista kovokompleksisuutta sekä energiankulutusta. Tutkimus sisältää kattavan suunnitteluketjun algoritmikehityksestä todelliseen prosessorisuunnitteluun ja lopulta algoritmin ohjelmointiin tietylle sovellusalustalle. Väitöskirjatyössä arvioidaan yksi- ja moniytimisiä prosessoritoteutuksia vertaamalla saavutettuja tuloksia Long Term Evolution -standardin suorituskykyvaatimuksiin. Ilmaisimia toteutetaan digitaalisilla signaaliprosessoreilla, grafiikkaprosessorilla sekä siirtoliipaisuarkkitehtuurilla. Toteutustuloksia vertaillaan laskentatehona, pinta-alana sekä energiatehokkuutena. Lopuksi käsitellään arkkitehtuurien hyviä ja huonoja puolia sekä suunnittelun työläyttä.

Abstract Developments in information technology have had a big impact in healthcare, producing vast amounts of data and increasing demands associated with their secure transfer, storage and analysis. To serve them, biomedical data need to carry patient information and records or even extra biomedical images or signals required for multimodal applications. The proposed solution is to host this information in data using data hiding algorithms through the introduction of imperceptible modifications achieving two main purposes: increasing data management efficiency and enhancing the security aspects of confidentiality, reliability and availability. Data hiding achieve this by embedding the payload in objects, including components such as authentication tags, without requirements in extra space or modifications in repositories. The proposed methods satisfy two research problems. The first is the hospital-centric problem of providing efficient and secure management of data in hospital networks. This includes combinations of multimodal data in single objects. The host data were biomedical images and sequences intended for diagnoses meaning that even non-visible modifications can cause errors. Thus, a determining restriction was reversibility. Reversible data hiding methods remove the introduced modifications upon extraction of the payload. Embedding capacity was another priority that determined the proposed algorithms. To meet those demands, the algorithms were based on the Least Significant Bit Substitution and Histogram Shifting approaches. The second was the patient-centric problem, including user authentication and issues of secure and efficient data transfer in eHealth systems. Two novel solutions were proposed. The first method uses data hiding to increase the robustness of face biometrics in photos, where due to the high robustness requirements, a periodic pattern embedding approach was used. The second method protects sensitive user data collected by smartphones. In this case, to meet the low computational cost requirements, the method was based on Least Significant Bit Substitution. Concluding, the proposed algorithms introduced novel data hiding applications and demonstrated competitive embedding properties in existing applications. / Tiivistelmä Modernit terveydenhuoltojärjestelmät tuottavat suuria määriä tietoa, mikä korostaa tiedon turvalliseen siirtämiseen, tallentamiseen ja analysointiin liittyviä vaatimuksia. Täyttääkseen nämä vaatimukset, biolääketieteellisen tiedon täytyy sisältää potilastietoja ja -kertomusta, jopa biolääketieteellisiä lisäkuvia ja -signaaleja, joita tarvitaan multimodaalisissa sovelluksissa. Esitetty ratkaisu on upottaa tämä informaatio tietoon käyttäen tiedonpiilotusmenetelmiä, joissa näkymättömiä muutoksia tehden saavutetaan kaksi päämäärää: tiedonhallinnan tehokkuuden nostaminen ja luottamuksellisuuteen, luotettavuuteen ja saatavuuteen liittyvien turvallisuusnäkökulmien parantaminen. Tiedonpiilotus saavuttaa tämän upottamalla hyötykuorman, sisältäen komponentteja, kuten todentamismerkinnät, ilman lisätilavaatimuksia tai muutoksia tietokantoihin. Esitetyt menetelmät ratkaisevat kaksi tutkimusongelmaa. Ensimmäinen on sairaalakeskeinen ongelma tehokkaan ja turvallisen tiedonhallinnan tarjoamiseen sairaaloiden verkoissa. Tämä sisältää multimodaalisen tiedon yhdistämisen yhdeksi kokonaisuudeksi. Tiedon kantajana olivat biolääketieteelliset kuvat ja sekvenssit, jotka on tarkoitettu diagnosointiin, missä jopa näkymättömät muutokset voivat aiheuttaa virheitä. Siispä määrittävin rajoite oli palautettavuus. Palauttavat tiedonpiilotus-menetelmät poistavat lisätyt muutokset, kun hyötykuorma irrotetaan. Upotuskapasiteetti oli toinen tavoite, joka määritteli esitettyjä algoritmeja. Saavuttaakseen nämä vaatimukset, algoritmit perustuivat vähiten merkitsevän bitin korvaamiseen ja histogrammin siirtämiseen. Toisena oli potilaskeskeinen ongelma, joka sisältää käyttäjän henkilöllisyyden todentamisen sekä turvalliseen ja tehokkaaseen tiedonsiirtoon liittyvät haasteet eHealth-järjestelmissä. Työssä ehdotettiin kahta uutta ratkaisua. Ensimmäinen niistä käyttää tiedonpiilotusta parantamaan kasvojen biometriikan kestävyyttä valokuvissa. Korkeasta kestävyysvaatimuksesta johtuen käytettiin periodisen kuvion upottamismenetelmää. Toinen menetelmä suojelee älypuhelimien keräämää arkaluontoista käyttäjätietoa. Tässä tapauksessa, jotta matala laskennallinen kustannus saavutetaan, menetelmä perustui vähiten merkitsevän bitin korvaamiseen. Yhteenvetona ehdotetut algoritmit esittelivät uusia tiedonpiilotussovelluksia ja osoittivat kilpailukykyisiä upotusominaisuuksia olemassa olevissa sovelluksissa.

Abstract There are many reasons for sharing a photo of a printout. The intention might be to copy the image for personal use or experience an interesting ad with friends. With watermarking, the images can also carry side information and with specialized watermarking methods the information can be read with a mobile device camera. In digital image watermarking, information is hidden on an image in such a way that a computer can read the hidden information but a human cannot discern it. The aim of this thesis is to research the process in which the watermarked image is printed and then read with a digital camera or a camera phone from the printed image. In order to survive the process, the watermark must survive multiple attacks. Some of the attacks occur during printing as the image is halftoned, others when the image is recaptured with a camera, in which case the camera might be rotated around multiple axis. These attacks may cause a loss of synchronization of the watermark and make the extraction impossible. The main objective of the thesis is thus to develop methods that are robust to the printing and capturing process, especially for the situations when the capturing angle is large. This problem contains the circumstances in which the synchronization is lost and the camera lens is not focused properly. In this work, research on digital image watermarking, computational photography and mobile phones are combined. The contributions of this thesis lie in two main parts: First, two print-cam robust methods are proposed, one based on a frame and the other on autocorrelation for synchronization. These two are then used as a basis for an algorithm that recovers the watermark even after camera rotation and image blurring caused by the narrow depth of focus of the lens. The algorithm is later refined and implemented for a mobile phone. The results show that the method is highly robust to capturing the watermark without errors in angles up to 60° with processing times acceptable for real-life applications. / Tiivistelmä On olemassa useita syitä tulosteesta otetun valokuvan jakamiseen. Aikomuksena voi olla kopioida kuva omaan käyttöön tai jakaa mielenkiintoinen ilmoitus ystävien kanssa. Vesileimauksessa kuvaan voidaan sijoittaa lisätietoa ja erityisillä menetelmillä tieto voidaan myöhemmin lukea mobiililaitteen kameralla. Digitaalisten kuvien vesileimauksen tavoite on piilottaa tietoa kuvaan siten, että tietokone pystyy lukemaan piilotetun informaation, siinä missä ihminen ei pysty sitä havaitsemaan. Tämän väitöskirjan tavoitteena on tutkia prosessia, missä vesileimattu kuva tulostetaan ja vesileima luetaan digitaalisella kameralla tai kamerapuhelimella tulosteesta. Selviytyäkseen tästä prosessista, vesileiman on kestettävä useita hyökkäyksiä. Osa hyökkäyksistä esiintyy tulostuksen aikana, kun kuva rasteroidaan, ja osa valokuvatessa, jolloin kamera voi olla kiertynyt. Näiden hyökkäysten seurauksena vesileiman synkronointi voi kadota, jolloin vesileiman lukeminen ei enää onnistu. Väitöskirjan päätavoitteena on siis kehittää tulostuksen ja valokuvauksen kestäviä vesileimausmenetelmiä erityisesti niitä tilanteita varten, jolloin kuvauskulma on suuri. Tämä ongelma sisältää olosuhteet, joissa synkronointi menetetään, ja kun kameran linssi ei ole kohdistunut oikein. Työssä yhdistetään digitaalinen kuvien vesileimaus, laskennallinen valokuvaus ja matkapuhelimet. Tutkimus voidaan jakaa kahteen osa-alueeseen: Ensimmäisessä kehitetään kaksi tulostuksen ja valokuvauksen kestävää menetelmää, joista toinen perustuu kehykseen ja toinen autokorrelaatioon synkronoinnin säilyttämiseksi. Toisessa osassa näitä menetelmiä hyödynnetään algoritmissa, joka kykenee vesileiman lukemiseen myös silloin kun kameran kiertyminen on voimakasta ja objektiivin kapea tarkennussyvyys aiheuttaa sumeita alueita kuvassa. Tutkimustyön lopussa tätä algoritmia viedään eteenpäin ja testataan matkapuhelinalustalla. Tulokset osoittavat menetelmän kestävän kameran kiertymistä 60°:seen saakka suoritusajoilla, jotka ovat hyväksyttäviä sovelluskäyttöön.

Abstract The integration of digital technologies into urban life and environments has accelerated rapidly over the past few decades. It has been well established that this digital augmentation is changing the way we use and experience urban places; however, more studies, especially at the micro-level and from an architectural point of view, must be conducted in order to increase our understanding of the phenomenon. In this thesis, I examine the experience and evaluation of digitally augmented public urban places through four case studies, analysing participants’ experiences of adaptive lighting pilots and urban displays deployed in real world settings. Digital augmentations were found to be able to alter the genius loci significantly; furthermore, findings from these case studies demonstrate and explain how co-design, existing use patterns and user groups in urban places, climate and weather, and sense of place affect digital augmentations. The thesis makes a methodological contribution in the form of evaluation probes. This method was developed by modifying the cultural probes method for the purposes of evaluative research of design artefacts. The proposed method allows for the emic evaluation of design artefacts without direct researcher presence. In other case studies, I have used ethnographically inspired methods to gather research materials. In analysing research materials I make a theoretical contribution by introducing the concept of emplacement into architectural research. This concept highlights the importance of place in our experience as embodied individuals. Based on my empirical results, I argue for the design of meaningful emplaced experiences through digital augmentation. I also chart the design challenges that have emerged from my studies, utilising them to develop a holistic model that aims to describe experiences of digital augmentation in public urban places. Overall, the thesis proposes participatory design evaluation as a new approach in the field of architecture. It refers to the examination and utilisation of research participants’ intersubjective accounts in the evaluation of design artefacts from an experiential point of view. I argue for the benefits of this approach for the further inclusion of research knowledge in design and planning processes. / Tiivistelmä Viimeisten vuosikymmenten aikana digitaaliset teknologiat ovat asettuneet osaksi kaupunkielämää ja kaupunkipaikkoja. Tämä ilmiö, joka on helposti havaittavissa jokapäiväisessä elämässä, on tunnistettu myös tutkimuskirjallisuudessa, missä ilmiötä on kutsuttu nimellä kaupunkipaikkojen digitaalinen augmentointi. Tähän mennessä ilmiön on todettu muuttavan kokemuksiamme kaupunkipaikoista. Lisäksi on tunnistettu, että aihetta tulisi tarkastella myös erityisesti mikrotasolla sekä arkkitehtuurin alan näkökulmasta. Tässä väitöskirjassa tarkastelen julkisten kaupunkipaikkojen digitaalista augmentointia tapaustutkimusten avulla. Analysoin tätä varten osallistujien digitaalisen augmentaation kokemuksia, mitkä ovat tapahtuneet tutkimushankkeiden sisällä tuotettujen, aidoissa kaupunkiympäristöissä tehtyjen pilottien ja konstruktien yhteydessä. Lähestymistavaltaan työni on mikrotason evaluatiivista laadullista suunnittelututkimusta. Väitöstutkimukseni käsittää myös menetelmällistä kehitystyötä. Tämän kehitystyön tuloksena esittelen evaluaatioluotainmenetelmän. Menetelmä on kehitetty alkuperäisen kulttuuriluotainmenetelmän pohjalta. Esitän analyysin alkuperäisestä menetelmästä sekä tuloksia omista empiirisistä tutkimuksistani ehdotettua menetelmää tukevina perusteina. Muut tutkimuksessa käyttämäni menetelmät ovat alkuperältään etnografisia; olen kuitenkin soveltanut menetelmiä arkkitehtuuritutkimuksen käyttöön. Analysoidakseni näitä empiirisiä tuloksia olen myös tehnyt teoreettista kehitystyötä esittelemällä arkkitehtuurintutkimukseen emplacement-käsitteen (suom. paikantuneisuus). Olen käyttänyt tätä käsitettä analysoidakseni empiirisiä tutkimusmateriaaleja abduktiivisesti. Käsitteellä pyrin ymmärtämään ja teorisoimaan paikan roolia digitaalisten augmentointien ruumiillisessa kokemuksessa ja suunnittelussa. Kokonaisuudessaan kehitän väitöskirjassa osallistavaa suunnitteluevaluaatiota (engl. participatory design evaluation lähestymistapana. Tällä tarkoitan useiden intersubjektiivisten ja kokemuksellisten näkökulmien tuomista ja käyttämistä suunnittelutuotteiden evaluatiivisessa eli arvioivassa tutkimuksessa. Väitöksessäni puollan tämän lähestymistavan hyödyllisyyttä arkkitehtuurisuunnittelussa ja -tutkimuksessa.

Abstract This study addresses the justifications of the duration of copyright, the revenue-generating models in the music business, and the availability of digital music in Finland. The first goal was to understand how different stakeholders in the music industry relate to copyright and how they justify what they consider the optimal duration. The second goal was to map out the revenue-generating models in the music industry at a time when the consumption of music has changed from analogue to digital formats, from physical products to streaming services. The third goal was to find out the different ways in which digital music is available on the internet in Finland. The research material consists of survey research, half-structured theme interviews and documentary material. The applied research methods are theory- and material-based content analysis. The theoretical approaches utilized are the theory of justice by John Rawls, the theory of hegemony by Antonio Gramsci, the classical communication model by Roman Jakobson, and power theory by Lawrence Lessig. It uses as its interpretational theory the model of justification of copyright by Laura Leppämäki. The results state the following: The most common justification provided for the optimal duration of copyright is utilitarianism – advantage to society as a whole. The same justification is given by stakeholders who want to keep the duration as it stands, and also by those who wish to shorten it. Another common justification is to see copyright as a natural item of ownership, claimed by work, and especially as a subject of inheritance, preferably for two subsequent generations. The problems concerning the revenue-generating models in the digital world tend to focus on distribution of income on three different levels: record contracts; the distribution models of the streaming companies; and contracts between content sharing companies, record companies and rights organizations. The authors and artists have the weakest bargaining position in the negotiations. The results on availability of digital music show that digital music can be discovered via public services (music libraries), commercial services (streaming companies), and ad hoc societal services (peer-to-peer networks). The role of music libraries as a content provider has decreased since the majority of music consumption has altered to digital services. / Tiivistelmä Tutkimus käsittelee musiikin tekijänoikeuden keston perusteluja, musiikkialan ansaintalogiikoita ja digitaalisten musiikkiaineistojen saatavuutta Suomessa. Tarkoituksena oli hahmottaa, miten musiikkiteollisuuden eri osapuolet suhtautuvat tekijänoikeuteen ja miten ne perustelevat tekijänoikeuksien optimaalista kestoa. Tavoitteena oli myös kartoittaa musiikkialan ansaintalogiikat, jotka ovat muuttuneet siirryttäessä analogisesta musiikin kulutuksesta digitaaliseen musiikin kulutukseen, ennen kaikkea suoratoistopalveluihin. Kolmantena tehtävänä oli selvittää, millä tavoilla digitaalista musiikkia on saatavilla internetin välityksellä Suomessa. Tutkimusaineisto koostuu kyselytutkimuksesta, puolistrukturoiduista teemahaastatteluista sekä dokumenttiaineistosta. Tutkimusmenetelmänä käytettiin sekä teoria- että aineistolähtöistä sisällönanalyysia. Tutkimuksessa sovellettuja teorioita ovat John Rawlsin oikeudenmukaisuusteoria, Antonio Gramscin hegemoniateoria, Roman Jakobsonin klassinen kommunikaatiomalli ja Lawrence Lessigin valtateoria. Tutkimus käyttää tekijänoikeuksia koskevan tutkimuskysymyksen kohdalla tulkintateoriana Laura Leppämäen esittämää mallia oikeuksien perusteluista. Tutkimuksen tuloksena on, että sekä tekijänoikeuden nykyistä kestoa että sen lyhentämistä perustellaan ennen kaikkea utilitarismilla. Toinen keskeinen perustelukeino oli työn kautta teoksiin saatava omistusoikeus ja tämän omistusoikeuden kautta tarjoutuva mahdollisuus oikeuksien jättämiseen perintönä tekijän jälkipolville. Ansaintalogiikoiden kohdalla esiin nousi digitaalisesta myynnistä generoituvien tulojen jakamiseen liittyvät ongelmat, joita esiintyy niin musiikintekijöiden ja levy-yhtiöiden välisissä sopimuksissa, suoratoistopalvelujen sisäisissä maksumalleissa kuin internetin alustapalveluiden ja oikeudenhaltijoiden sekä heitä edustavien järjestöjen välisissä sopimuksissa. Heikoimmassa asemassa sopimuksia koskevissa neuvotteluissa ovat musiikintekijät ja artistit. Digitaalisen musiikkiaineiston saatavuuden kohdalla keskeisenä tuloksena on, että aineistoa on saatavilla julkisen palvelun eli yleisten musiikkikirjastojen, kaupallisten palveluiden eli suoratoistopalveluiden ja yhteisöllisten palveluiden eli vertaisverkkojen välityksellä. Musiikkikirjastojen rooli aineistojen tarjoajana on pienentynyt siirryttäessä analogisen musiikin kulutuksesta digitaalisen musiikin kulutukseen.

Abstract Sharing is emerging as one of the megatrends influencing future business opportunities, and wireless communications is no exception to this development. Future mobile broadband networks will operate on different types of spectrum bands including shared spectrum, which calls for changes in the operation and management of the networks. The creation and capture of value by the different players in the mobile broadband ecosystem is expected to change due to regulation, technology, and business landscape related drivers that concern not only spectrum sharing, but also sharing of other resources such as infrastructure, technologies, or data. This thesis examines the key business and technology enablers needed to exploit spectrum sharing in mobile broadband networks, and presents the business model characteristics and strategic choices that spectrum sharing concepts support. Action research and integral scenarios methodologies were applied for strategic and business analysis utilizing the capacity and expertise of the policy, business and technology research communities. The thesis introduces a new approach to analyze the scalability of the spectrum sharing concepts and their business model elements utilizing sharing economy antecedent factors. The results indicate that all analyzed sharing concepts meet basic requirements to scale. The Licensed Shared Access (LSA) leverages existing assets and capabilities of the mobile network operator domain, the Citizens Broadband Radio Service (CBRS) extends the business model dynamics from connectivity to content, context and commerce, and the hybrid usage of Ultra High Frequency (UHF) band by Digital Terrestrial TV (DTT) and downlink Long Term Evolution (LTE) (HUHF) enables new collaborative opportunities between converging communication, Internet and media domains. The thesis validates the feasibility of spectrum sharing between mobile broadband networks and other types of incumbent spectrum users utilizing Finnish cognitive radio field trial environment (CORE), and expands the notion of spectrum sharing beyond the mobile broadband domain to be applied to other wireless systems including the media and broadcasting. The presented results can be used in developing the future mobile broadband systems enhanced with innovative spectrum sharing enabled business models to cope with the growing demand for capacity and new services by humans and machines. / Tiivistelmä Jakamistalous on yksi suurista tulevaisuuden liiketoimintamahdollisuuksiin vaikuttavista trendeistä, eikä langaton tietoliikenne ole tässä poikkeus. Tulevaisuuden laajakaistaiset matkapuhelinverkot tulevat hyödyntämään erityyppisiä radiotaajuuksia, kuten jaettuja taajuuskaistoja, mikä vaatii muutoksia verkkojen toimintoihin ja hallintaan. Eri toimijoiden arvonluonti- ja ansaintamahdollisuuksien odotetaan muuttuvan näissä liikkuvan laajakaistan ekosysteemeissä regulaation, teknologian ja liiketoimintaympäristön kehittyessä, ei vain taajuuksien jakamisessa, vaan myös kun kyseessä on muiden resurssien kuten infrastruktuurin, teknologioiden tai tiedon jakaminen. Väitöskirja tutkii teknologia- ja liiketoimintaedellytyksiä taajuusjakomenetelmille matkapuhelinverkoissa, sekä esittelee ja analysoi menetelmien mahdollistamia liiketoimintamalleja ja strategisia valintoja. Strategia- ja liiketoiminta-analyyseissä käytettiin toimintatutkimus- ja skenaariomenetelmiä poikkitieteellisissä tutkimusprojekteissa yhteistyössä reguloinnin, liiketoiminnan ja tekniikan tutkimusyhteisöjen kanssa. Tutkimus esittelee uuden lähestymistavan taajuusjakotekniikoiden liiketoimintamallien skaalautuvuuden analysointiin jakamistalouden määritelmiä hyödyntäen. Tulokset osoittavat, että kaikki tutkitut tekniikat täyttävät perusedellytykset skaalautuvuudelle; Licensed Shared Access (LSA) hyödyntäen matkapuhelinoperaattorin olemassa olevia resursseja ja kyvykkyyksiä, Citizens Broadband Radio Service (CBRS) laajentaen liiketoimintamalleja tietoliikenteestä sisältöön, kontekstiin ja kaupankäyntialustoihin, sekä digitaalitelevision ja langattoman LTE-tekniikan hybridikäyttö UHF-taajuuskaistalla (HUHF) mahdollistaen uusia liiketoimintamahdollisuuksia lähentyvien tietoliikenne-, Internet- ja mediaekosysteemien välillä. Väitöskirja tulokset vahvistivat taajuuden jakamisen soveltuvuuden liikkuvan laajakaistaverkon ja saman taajuusalueen eri teollisuudenalan haltijan välillä suomalaisessa CORE kenttätestausympäristössä, ja laajensivat taajuusjakotekniikan sovellettavuutta myös muihin langattomiin järjestelmiin sisältö- ja mediajakelussa. Esitettyjä tuloksia voidaan hyödyntää tulevaisuuden langattomien laajakaistaverkkojen kehitystyössä vastaamaan ihmisten ja koneiden kasvaviin tietoliikennepalveluiden ja -kapasiteetin tarpeisiin hyödyntäen tehokkaita taajuusjakotekniikoita ja niiden mahdollistamia innovatiivisia liiketoimintamalleja.