Abstract Increasing evidence suggests that early-life exposures influence the health and wellbeing in later life. Preterm birth (before 37 weeks of gestation) is associated with an increased risk of cardiometabolic disorders in later life. This risk may be partly mediated by nutrition along the course of life. As a part of the Helsinki Study of Very Low Birth Weight Adults, the aim of the present work was to investigate the association between energy and macronutrient intake during the first weeks after preterm birth at very low birth weight (VLBW, birthweight < 1500g) and body composition and energy metabolism in adulthood (n=127). A further aim was to examine traits related to eating disorders and food and nutrient intake in young adults born early (<34 weeks of gestational age, n=191) and late (34-<37 weeks of gestational age, n=364) preterm and term-born controls (n=657) from the ESTER study and Arvo Ylppö Longitudinal study. Relatively low neonatal energy and nutrient intakes during the first weeks of life of infants born at VLBW predicted body composition and energy metabolism in adulthood. When adjusted for sex, age, gestational age and birth-weight SD score every 1g/kg/day greater early protein intake was associated with 10.4% (95% CI 2.4, 19.1) higher lean body mass (LBM) and 8.5% (0.2, 17.0) higher resting energy expenditure (REE). The ratio of REE/LBM however was 5.5% (0.8, 10.0) lower. In addition, higher protein and energy intakes predicted lower energy intake per unit of LBM in young adults. These associations were only partly mediated by early growth. Young women born early preterm reported on average healthier body image and fewer traits related to eating disorders when compared with term-born peers. However, their adherence to recommended eating guidelines was on average lower. According to the results of present work, energy balance is partly programmed by relatively small variations in the amount of protein in the diet in infancy. Among young adults born preterm, focusing on primary prevention, such as dietary counseling, is suggested. / Tiivistelmä Elämän varhaisvaiheet muokkaavat terveyttä ja hyvinvointia pitkällä aikavälillä. Ennenaikaisesti (ennen 37. raskausviikkoa) syntyneillä aikuisilla on todettu olevan suurempi riski sairastua sydän- ja verisuonitauteihin verrattuna täysiaikaisina syntyneisiin ikätovereihin. Ravitsemuksella, läpi elämänkaaren, on keskeinen rooli tuon riskin muokkaajana. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli selvittää osana Pikku-k-tutkimusta (n=127), miten pienipainoisina (syntymäpaino <1500g) syntyneiden keskosten elämän ensimmäisten viikkojen energian ja ravintoaineiden saanti ennustaa kehonkoostumusta ja energiankulutusta sekä energian saantia aikuisiässä. Lisäksi tavoitteena oli tutkia ESTER- tai AYLS-kohorttitutkimuksiin osallistuneiden, hyvin (<34 raskausviikolla syntyneiden, n=191) ja lievästi (34-37, n=364) keskosena syntyneiden ja täysiaikaisena syntyneiden (n=657) nuorten aikuisten syömishäiriöpiirteitä, kehonkuvaa sekä ruoan käyttöä ja ravintoaineiden saantia. Suhteellisen matala elämän ensimmäisten viikkojen aikainen energian ja ravintoaineiden saanti ennusti kehonkoostumusta ja energia-aineenvaihduntaa aikuisiässä. 1g/kg/päivä korkeampi proteiininsaanti oli yhteydessä 10,4 % (95% luottamusväli 2,4; 19,1) suurempaan rasvattomaan painoon sekä 8,5 % (0,2; 17,0) korkeampaan lepoenergiankulutukseen aikuisiässä. Lepoenergiankulutus rasvatonta painoyksikköä kohden oli kuitenkin 5,5 % (0,8; 10,0) matalampi enemmän proteiinia saaneilla keskosilla. Lisäksi korkeampi energian ja proteiininsaanti elämän ensimmäisten viikkojen aikana ennusti matalampaa energiansaantia painoyksikköä kohden aikuisiässä. Varhaisella kasvulla oli vain pieni rooli tämän yhteyden välittäjänä. Nuorilla, hyvin ennenaikaisena (ennen 34. raskausviikkoa) syntyneillä, naisilla oli vähemmän syömishäiriöihin liittyviä piirteitä ja terveellisempi kehonkuva verrattaessa heitä täysiaikaisena syntyneisiin ikätovereihin. Arvioitaessa heidän ruokavaliotaan, todettiin kuitenkin heidän syövän hieman epäterveellisemmin ikätovereihin verrattuna. Tämän väitöskirjatutkimuksen tulosten valossa varhainen puuttuminen keskosena syntyneiden lisääntyneeseen sydän- ja verisuonitautien riskiin on mahdollista kiinnittämällä huomiota varhaiseen ravitsemukseen ja varhaisen aikuisiän elintapaohjaukseen, etenkin ravitsemukseen liittyen.

Abstract Mobile peer-to-peer (P2P) networks have emerged as a substrate for distributed wireless Internet applications. With P2P systems, it is possible to share resources such as data storage space, media files, network bandwidth, or computing power among the devices, which participate in the network, without large and expensive centralised server machines. However, the special characteristics of the mobile environment such as the low computational power, changing network conditions, and limited battery life pose several challenges for the fluent operation of mobile devices in P2P networks; this is also in part affected by the complexity of distributed P2P systems. Software development for mobile devices and the design of mobile networking systems are challenging due to the limited device resources and heterogeneous software platforms. Moreover, the energy consumption of a mobile device, and the network-wide routing efficiency that affects for example the resource lookup performance, depend on multiple variable parameters. P2P application development can be facilitated, however, by using middleware, which hides the complexity of networking from the application programmers. The research contributions of this thesis can be classified into three categories: (1) Novel functionalities of mobile middleware are proposed. One of these is a cross-layer connectivity management framework, which aims to select the best combination of network technology entities in a specific usage situation; the selection is made by logic contained in a replaceable state machine. Another new functionality is a system, which installs a missing application for the user, when the user receives a session request from another user. A signalling system based on the cellular USSD protocol is also presented; the system facilitates the establishment of a P2P connection with a mobile device, whose IP-based network connection is off. Moreover, the suitability of the P2PSIP protocol for implementing wireless distributed services is analysed. (2) P2P-related measurement studies are presented. In them, the message routing efficiency of a P2PP protocol implementation and the network traffic load caused by the messaging are observed, and the energy consumption incurred by the same implementation in a mobile device is measured. In addition, a server-based testbed system used in these measurements is described. (3) Experience-backed guidelines for mobile middleware development are presented. These include practical instructions for software development on a restricted mobile platform, and guidelines and observations related to cross-platform software development. / Tiivistelmä Mobiilit vertaisverkot (P2P) ovat uusi alusta hajautetuille langattomille Internet-sovelluksille. P2P-järjestelmien avulla on mahdollista jakaa resursseja kuten tiedon tallennustilaa, mediatiedostoja, verkon kaistanleveyttä tai laskentatehoa laitteiden kesken, jotka osallistuvat verkkoon, ilman suuria ja kalliita keskitettyjä palvelinkoneita. Mobiiliympäristön erityispiirteet kuten vähäinen laskentateho, vaihtelevat verkko-olosuhteet ja rajallinen akkukesto asettavat kuitenkin useita haasteita sujuvalle mobiililaitteiden vertaisverkkokäytölle; tähän vaikuttaa osaltaan myös hajautettujen P2P-järjestelmien monimutkaisuus. Mobiililaitteiden ohjelmistokehitys ja mobiiliverkkojärjestelmien suunnittelu on haastavaa rajallisten laiteresurssien ja epäyhtenäisten ohjelmistoalustojen vuoksi. Lisäksi mobiililaitteen energiankulutus ja koko P2P-verkon reititystehokkuus, joka vaikuttaa esimerkiksi resurssien hakutehokkuuteen, riippuvat useista muuttuvista parametreista. P2P-sovelluskehitystä voidaan kuitenkin helpottaa käyttämällä välikerrosohjelmistoja, jotka kätkevät verkon käytön monimutkaisuuden sovellusohjelmoijilta. Tämän väitöskirjan tutkimuksellinen uutuusarvo voidaan jakaa kolmeen osa-alueeseen: (1) Uusia toiminnallisuuksia mobiileihin välikerrosohjelmistoihin esitellään. Eräs näistä on verkkokerrosten välinen yhteydenhallintajärjestelmä, jossa pyritään valitsemaan tietyssä käyttötilanteessa paras verkkotekniikoiden yhdistelmä; valinnan tekee vaihdettavien tilakoneiden sisältämä logiikka. Toinen uusi toiminnallisuus on järjestelmä, joka asentaa puuttuvan sovelluksen käyttäjälle, kun käyttäjä saa toiselta käyttäjältä pyynnön ryhtyä yhteysjaksoon tämän kanssa. Myös soluverkkojen USSD-protokollaan perustuva signalointijärjestelmä esitellään; järjestelmän avulla helpotetaan P2P-yhteydenmuodostusta sellaisen mobiililaitteen kanssa, jonka IP-pohjainen verkkoyhteys on poissa päältä. Lisäksi P2PSIP-protokollan soveltuvuutta langattomien hajautettujen palvelujen toteuttamiseen analysoidaan. (2) Esitellään P2P-mittaustutkimuksia. Näissä havainnoidaan P2PP-protokollatoteutuksen viestien reititystehokkuutta ja viestien aiheuttamaa verkkoliikennekuormaa sekä mitataan saman toteutuksen aiheuttamaa energiankulutusta mobiililaitteessa. Lisäksi kuvaillaan mittauksissa hyödynnetty palvelinpohjainen testausjärjestelmä. (3) Esitetään kokemuksiin perustuvia neuvoja mobiilien välikerrosohjelmistojen kehitystyötä varten. Nämä sisältävät käytännöllisiä ohjeita rajoitetulla mobiilialustalla tapahtuvaan ohjelmistokehitykseen sekä neuvoja ja havaintoja liittyen yhtäaikaiseen useiden kohdealustojen ohjelmistokehitykseen.

Abstract A future vision of enabling technologies for the needs of energy conservation as well as energy efficiency based on the most important megatrends identified, namely climate change, urbanization, and digitalization. In the United States and in the European Union, about 40% of total energy consumption goes into energy use by buildings. Moreover, indoor climate quality is recognized as a distinct health hazard. On account of these two factors, energy efficiency and healthy housing are active topics in international research. The main aims of this thesis are to study which elements affect indoor climate quality, how energy consumption describes building energy efficiency and to analyse the measured data using intelligent computational methods. The data acquisition technology used in the studies relies heavily on smart metering technologies based on Building Automation Systems (BAS), big data and the Internet of Things (IoT). The data refining process presented and used is called Knowledge Discovery in Databases (KDD). It contains methods for data acquisition, pre-processing, data mining, visualisation and interpretation of results, and transformation into knowledge and new information for end users. In this thesis, four examples of data analysis and knowledge deployment concerning small houses and school buildings are presented. The results of the case studies show that the data mining methods used in building energy efficiency and indoor climate quality analysis have a great potential for processing a large amount of multivariate data effectively. An innovative use of computational methods provides a good basis for researching and developing new information services. In the KDD process, researchers should co-operate with end users, such as building management and maintenance personnel as well as residents, to achieve better analysis results, easier interpretation and correct conclusions for exploiting the knowledge. / Tiivistelmä Tulevaisuuden visio energiansäästön sekä energiatehokkuuden mahdollistavista teknologioista pohjautuu tärkeimpiin tunnistettuihin megatrendeihin, ilmastonmuutokseen, kaupungistumiseen ja digitalisoitumiseen. Yhdysvalloissa ja Euroopan unionissa käytetään noin 40 % kokonaisenergiankulutuksesta rakennusten käytön energiatarpeeseen. Myös rakennusten sisäilmaston on havaittu olevan ilmeinen terveysriski. Perustuen kahteen edellä mainittuun tekijään, energiatehokkuus ja asumisterveys ovat aktiivisia tutkimusaiheita kansainvälisessä tutkimuksessa. Tämän väitöskirjan päätavoitteena on ollut tutkia, mitkä elementit vaikuttavat sisäilmastoon ja rakennusten energiatehokkuuteen pääasiassa analysoimalla mittausdataa käyttäen älykkäitä laskennallisia menetelmiä. Tutkimuksissa käytetyt tiedonkeruuteknologiat perustuvat etäluentaan ja rakennusautomaatioon, big datan hyödyntämiseen ja esineiden internetiin (IoT). Väitöskirjassa esiteltävä tietämyksen muodostusprosessi (KDD) koostuu tiedonkeruusta,datan esikäsittelystä, tiedonlouhinnasta, visualisoinnista ja tutkimustulosten tulkinnasta sekä tietämyksen muodostamisesta ja oleellisen informaation esittämisestä loppukäyttäjille. Tässä väitöstutkimuksessa esitellään neljän data-analyysin ja niiden pohjalta muodostetun tietämyksen hyödyntämisen esimerkkiä, jotka liittyvät pientaloihin ja koulurakennuksiin. Esimerkkitapausten tulokset osoittavat, että käytetyillä tiedonlouhinnan menetelmillä sovellettuna rakennusten energiatehokkuus- ja sisäilmastoanalyyseihin on mahdollista jalostaa suuria monimuuttuja-aineistoja tehokkaasti. Laskennallisten menetelmien innovatiivinen käyttö antaa hyvät perusteet tutkia ja kehittää uusia informaatiopalveluja. Tutkijoiden tulee tehdä yhteistyötä loppukäyttäjinä toimivien kiinteistöhallinnan ja -ylläpidon henkilöstön sekä asukkaiden kanssa saavuttaakseen parempia analyysituloksia, helpompaa tulosten tulkintaa ja oikeita johtopäätöksiä tietämyksen hyödyntämiseksi.

Abstract Global warming has set in motion a trend for cutting energy costs to reduce the carbon footprint. Reducing energy consumption, cutting greenhouse gas emissions and eliminating energy wastage are among the main goals of the European Union (EU). The buildings sector is the largest user of energy and CO2 emitter in the EU, estimated at approximately 40% of the total consumption. According to the International Panel on Climate Change, 30% of the energy used in buildings could be reduced with net economic benefits by 2030. At the same time, indoor air quality is recognized more and more as a distinct health hazard. Because of these two factors, energy efficiency and healthy housing have become active topics in international research. The main aims of this thesis were to study and develop a wireless building monitoring and control system that will produce valuable information and services for end-users using computational methods. In addition, the technology developed in this thesis relies heavily on building automation systems (BAS) and some parts of the concept termed the “Internet of Things” (IoT). The data refining process used is called knowledge discovery from data (KDD) and contains methods for data acquisition, pre-processing, modeling, visualization and interpreting the results and then sharing the new information with the end-users. In this thesis, four examples of data analysis and knowledge deployment are presented. The results of the case studies show that innovative use of computational methods provides a good basis for researching and developing new information services. In addition, the data mining methods used, such as regression and clustering completed with efficient data pre-processing methods, have a great potential to process a large amount of multivariate data effectively. The innovative and effective use of digital information is a key element in the creation of new information services. The service business in the building sector is significant, but plenty of new possibilities await capable and advanced companies or organizations. In addition, end-users, such as building maintenance personnel and residents, should be taken into account in the early stage of the data refining process. Furthermore, more advantages can be gained by courageous co-operation between companies and organizations, by utilizing computational methods for data processing to produce valuable information and by using the latest technologies in the research and development of new innovations. / Tiivistelmä Rakennus- ja kiinteistösektori on suurin fossiilisilla polttoaineilla tuotetun energian käyttäjä. Noin 40 prosenttia kaikesta energiankulutuksesta liittyy rakennuksiin, rakentamiseen, rakennusmateriaaleihin ja rakennuksien ylläpitoon. Ilmastonmuutoksen ehkäisyssä rakennusten energiankäytön vähentämisellä on suuri merkitys ja rakennuksissa energiansäästöpotentiaali on suurin. Tämän seurauksena yhä tiiviimpi ja energiatehokkaampi rakentaminen asettaa haasteita hyvän sisäilman laadun turvaamiselle. Näistä seikoista johtuen sisäilman laadun tutkiminen ja jatkuvatoiminen mittaaminen on tärkeää. Väitöskirjan päätavoitteena on kuvata kehitetty energiankulutuksen ja sisäilman laadun monitorointijärjestelmä. Järjestelmän tuottamaa mittaustietoa on jalostettu eri loppukäyttäjiä palvelevaan muotoon. Tiedonjalostusprosessi koostuu tiedon keräämisestä, esikäsittelystä, tiedonlouhinnasta, visualisoinnista, tulosten tulkitsemisesta ja oleellisen tiedon välittämisestä loppukäyttäjille. Aineiston analysointiin on käytetty tiedonlouhintamenetelmiä, kuten esimerkiksi klusterointia ja ennustavaa mallintamista. Väitöskirjan toisena tavoitteena on tuoda esille jatkuvatoimiseen mittaamiseen liittyviä haasteita sekä rohkaista yrityksiä ja organisaatioita käyttämään tietovarantoja monipuolisemmin ja tehokkaammin. Väitöskirja pohjautuu viiteen julkaisuun, joissa kuvataan kehitetty monitorointijärjestelmä, osoitetaan tiedonjalostusprosessin toimivuus erilaisissa tapauksissa ja esitetään esimerkkejä kuhunkin prosessivaiheeseen soveltuvista laskennallisista menetelmistä. Julkaisuissa on kuvattu energiankulutuksen ja sisäilman laadun informaatiopalvelu sekä sisäilman laatuun liittyviä data-analyysejä omakoti- ja kerrostaloissa sekä koulurakennuksissa. Innovatiivinen digitaalisen tiedon hyödyntäminen on avainasemassa kehitettäessä uusia informaatiopalveluita. Kiinteistöalalle on kehitetty lukuisia informaatioon pohjautuvia palveluita, mutta ala tarjoaa edelleen hyviä liiketoimintamahdollisuuksia kyvykkäille ja kehittyneille yrityksille sekä organisaatioille.

Abstract Wood powders are used in numerous applications such as thermoplastics and filters, and a lot of research effort has been put into developing novel ways of utilising them. The mechanical processing of wood powders, especially at particle sizes below 100 µm, has been reported in several studies, but they lack information on the effect of fine grinding conditions on the particle morphology and cellulose crystallinity, both of which are important parameters in the further processing of wood powders and in their various applications. This makes it very difficult to design and optimise fine grinding processes with different applications in mind. The aim of this thesis was to study the dry fine grinding of wood in several impact-based fine grinding mills in order to find out their effect on the properties of the wood and to study the energy required for the mechanical processing of the resulting powders. The effect of the main operational parameters on the properties of dried Norway spruce wood and the energy consumption was studied using three impact-based fine grinding mills that were capable of pulverising the wood down to a median particle size of less than 25 µm. It was found that the impact events occurring in media mills can be used for the production of very fine wood powders with lower cellulose crystallinity and rounder shaped particles having more uniform shape distribution than powders pulverised to a similar size range by means of impact events in non-media mills. A practical estimate was obtained for the minimum specific energy consumption in fine grinding in mills involving grinding media that could be utilised as a target for optimisation. Impact-based media milling under cryogenic conditions can be used to obtain different Norway spruce wood powders from those produced under ambient grinding conditions, i.e. without the freezing effect of nitrogen liquid. The energy efficiency of fine grinding can be enhanced by choosing cryogenic rather than ambient conditions. The moisture content of the wood has greater influence on the size and shape of the particles when milling is accomplished under ambient conditions. Torrefaction can reduce the energy consumption in impact-based media mills for median particle sizes over 17.4 µm (± 0.2 µm), while the shape and cellulose crystallinity of the particles are not significantly affected by torrefaction pretreatment as a function of energy consumption. / Tiivistelmä Puujauheita käytetään laajalti erilaisissa sovelluksissa, kuten esimerkiksi biokomposiiteissa ja suodattimissa. Tämän lisäksi on olemassa paljon tutkimustietoa siitä, kuinka puujauheita voitaisiin hyödyntää laajemminkin. Puu voidaan mekaanisesti prosessoida alle 100 µm:n kokoluokkaan, mutta yksityiskohtaista tietoa kuivahienojauhatuksen olosuhteiden vaikutuksesta jauheiden morfologiaan ja selluloosan kiteisyyteen ei ole saatavilla. Puujauheen morfologialla ja selluloosan kiteisyydellä on kuitenkin merkittävä vaikutus sovelluksia ja jatkojalostusta ajatellen. Puun kuivahienojauhatuksen tiedon puute hankaloittaa merkittävästi prosessin suunnittelua ja optimointia erilaisia sovelluksia varten. Tämän väitöskirjan tavoitteena on selvittää iskuihin perustuvien hienojauhimien vaikutukset puun ominaisuuksiin ja tutkia mekaanisen prosessoinnin energiatehokkuutta hienojauhatuksessa. Tutkimuksessa selvitettiin kolmen erilaisen iskuun perustuvan hienojauhatusmyllyn pääasiallisten operointiparametrien vaikutusta kuivatun metsäkuusen ominaisuuksiin ja energiankulutukseen. Jokaisella hienojauhimella onnistuttiin tuottamaan puujauhoja, joiden mediaanikoko oli alle 25 µm. Iskuihin perustuvalla jauhinkappalemyllyllä saatiin tuotettua puujauhoa, jonka selluloosan kiteisyys on alhaisempi ja partikkelimuodot pyöreämpiä verrattuna samankokoisiin puujauhoihin, jotka on tuotettu iskuihin perustuvilla jauhinkappaleettomilla hienojauhatusmyllyillä. Työssä saatiin käytännöllinen arvio kuivatun metsäkuusen hienojauhatuksen minimienergiankulutukselle iskuihin perustuville jauhinkappalemyllyille, mitä voidaan käyttää kyseisten myllytyyppien optimoinnin tavoitteena. Työssä havaittiin lisäksi, että kryogeenisiä jauhatusolosuhteita käyttämällä voidaan tuottaa erilaisia puujauhoja verrattuna puujauhoihin, jotka prosessoidaan ilman nestetyppijäädytystä, kun jauhatus suoritetaan iskuihin perustuvalla jauhinkappalemyllyllä. Ilman nestetyppijäädytystä puun kosteuspitoisuudella on merkittävämpi vaikutus puujauhojen ominaisuuksiin kuin kryogeenisissä olosuhteissa jauhetuilla. Kryogeenisillä jauhatusolosuhteilla voidaan parantaa myös jauhatuksen energiatehokkuutta. Torrefioinnilla voidaan vähentää hienojauhatuksen energiankulutusta iskuihin perustuvilla jauhinkappalemyllyillä, kun tavoitekoon mediaani on yli 17,4 µm (± 0,2 µm). Torrefioinnilla ei ole vaikutusta selluloosan kiteisyyteen tai partikkeleiden muotoon energiankulutuksen funktiona.