Abstract User involvement in information systems design has recently gained interest in the media. Numerous systems have been digitalized during product development to help people’s everyday lives. But are information systems designed to meet users’ needs or support users’ goals? The goal of this research was to understand how user involvement is perceived in information systems design and how users are involved. Is the basis of user involvement what a user Says or what a user Does, or is a user actively participating in the whole design process? The informants of the present study entailed different design projects that were investigated with a qualitative method by interviewing 20 designers of selected design cases. At first an a priori model of user involvement in information systems design was created based on an analysis of extant literature. The model was used in the analysis of information systems design cases. Based on the empirical data a revised, a posteriori model, UICD model was developed. The UICD model provides on overall picture of user involvement in information systems design. UICD model can aid designers to understand user involvement comprehesively: what users Say, what users Do and what users Make in design process. Compared to the a priori model, UICD model includes the impact of other key stakeholders in information systems design process. / Tiivistelmä Käyttäjien osallistuttaminen tietojärjestelmien suunnitteluun on herättänyt julkista keskustelua. Monia yhteiskunnallisia ja yksityisiä palveluja on digitalisoitu sekä tuotteiden yhteyteen on suunniteltu järjestelmiä helpottamaan asiakkaiden toimintaa. Mutta ovatko suunnittelut ratkaisut käyttäjän tavoitteiden mukaisia ja vastaavatko ne käyttäjien tarpeisiin? Tämän tutkimuksen tavoitteena oli ymmärtää kuinka käyttäjien osallistuttaminen käsitetään informaatiojärjestelmien suunnittelussa ja miten käyttäjiä on osallistettu. Perustuuko käyttäjien osallistuttaminen tietoon siitä mitä hän sanoo tai mitä hän tekee vai osallistuuko hän koko suunnitteluprosessin ajan tulevan ratkaisun kehittämiseen? Tutkimuksen kohteina oli 20 erilaista projektia, joihin syvennyttiin laadullisella tutkimuksella haastattelemalla projekteissa toimineita suunnittelijoita. Tässä tutkimuksessa laadittiin ensin kirjallisuuskatsaukseen pohjalta malli käyttäjien osallistuttamisesta informaatiojärjestelmien suunnittelutyöhön. Mallia käytettiin empiirisesti kerätyn tiedon analyysin pohjana. Tämän jälkeen mallia muokattiin siten, että se selittää tutkimuksen havainnot. Näin saatu UICD malli luo kokonaiskuvan käyttäjälähtöisyyden ulottuvuuksista informaatiojärjestelmien suunnittelutyössä. UICD malli auttaa suunnittelijoita ymmärtämään käyttäjien osallistuttamisen kokonaisvaltaisesti: mitä käyttäjät sanovat, mitä käyttäjät tekevät ja miten käyttäjät osallistuvat informaatiojärjestelmien suunnitteluun. UICD malli laajentaa aiemman tutkimuksen näkemystä muun muassa keskeisten sidosryhmien vaikutuksesta informaatiojärjestelmien suunnitteluun.

Abstract The purpose of this thesis is to increase understanding and provide new knowledge on the applicability and value of the living lab approach in user-centric product and service development in public and private sector. Research has been carried out within the authentic living lab environment of the Oulu Urban Living Labs (OULLabs) and the PATIO user community and user involvement tool in 2011–2018. Empirical evidence is gathered from qualitative living lab case studies conducted in multiple contexts: public service development, commercial product and service development, business accelerating, innovation instruments, public procurement and urban planning. The primary source of information are the 70 in-depth interviews with the customer companies and organizations. Both general and context-specific value of the living lab approach for public and private sector customers are identified. The living lab approach provides an effortless process for user-centric development. Knowledge and practice of user involvement are transferred into customers. The living lab approach supports the development of usable and desirable products and services. The diverse context-specific value of the living lab approach includes, e.g., information for the development and decision making, learning and knowledge, new customer and end-user contacts, increased efficiency, improvement of organizational culture and communication, enhanced quality of products and services, gaining visibility, involvement of citizens and increased productivity. PATIO is perceived as a fast, easy and efficient digital tool to involve users regardless time and location in a living lab environment. The main contribution of the thesis is the new knowledge of less researched long-term and partly novel living lab studies in a remarkable breadth. The findings of the thesis support the adoption of the living lab approach as a natural and continuous practice in a variety of product and service development activities, especially in local innovation ecosystems but also in international environments. / Tiivistelmä Tämän tutkimuksen tarkoituksena on lisätä ymmärrystä ja tuottaa uutta tietoa living lab -toimintatavan soveltuvuudesta ja arvosta yritysten ja julkisen sektorin tuote- ja palvelukehityksessä. Tutkimus on toteutettu autenttisessa Oulu Urban Living Labs (OULLabs)- ja PATIO living lab -ympäristössä vuosina 2011‒2018. Tutkimuksen empiiriset todisteet perustuvat laadulliseen tapaustutkimukseen, jossa living lab -menetelmiä ja -työkaluja on hyödynnetty eri konteksteissa: julkisten palvelujen kehittäminen, kaupallisten tuotteiden ja palvelujen kehittäminen, yrityskiihdyttämö, innovaatioinstrumentit, julkiset hankinnat ja kaupunkisuunnittelu. Tutkimuksen pääaineisto koostuu 70:stä yritysten ja muiden sidosryhmien edustajien haastattelusta. Tutkimuksessa on tunnistettu sekä yleisiä että kontekstisidonnaisia living lab -toiminnan hyötyjä julkisen ja yksityisen sektorin asiakkaille. Living lab -toimintatapa tarjoaa vaivattoman prosessin käyttäjäkeskeiseen kehittämiseen sekä lisää uutta tietoa ja uusia käytäntöjä käyttäjien osallistamisesta. Living lab -toimintatapa tukee käytettävien ja haluttujen tuotteiden ja palveluiden kehittämistä. Living labin monet kontekstisidonnaiset hyödyt ovat esimerkiksi informaatio tuote- ja palvelukehityksen ja päätöksenteon tueksi, tiedon ja oppimisen lisääntyminen, prosessien tehostaminen, uudet asiakas- ja loppukäyttäjäkontaktit, tuottavuuden lisääntyminen ja taloudelliset hyödyt, organisaatiokulttuurin ja kommunikaation parantaminen, tuotteiden ja palveluiden parempi laatu, näkyvyyden lisääminen sekä kuntalaisosallistaminen. Digitaalinen käyttäjäyhteisö ja käyttäjien osallistamistyökalu PATIO on nopea, helppo ja tehokas tapa aktivoida käyttäjiä tuote- ja palvelukehitykseen living lab -ympäristössä. Tutkimus tuo uutta tietoa vähän tutkituista pitkän aikavälin living lab -toiminnan tuomista hyödyistä ja uudenlaisista living lab -tutkimuksista merkittävässä laajuudessa. Tulokset tukevat living lab -toiminnan omaksumista luonnolliseksi ja jatkuvaksi osaksi tuotteiden ja palveluiden kehittämistoimintoja paikallisissa innovaatioekosysteemeissä, mutta myös kansainvälisissä toimintaympäristöissä.

Abstract Old age brings several physical and cognitive challenges for elderly people, which complicates the utilization of modern information and communication technology (ICT) for daily task assistance and for caretakers and family support. One factor hindering the adoption of ICT is that most existing user interfaces (UIs) require prior knowledge of use metaphors that many elderly people cannot learn to master. Research on developing assistive technology exists, such as phones for the elderly, but these often have UIs that require prior knowledge and use experience. Recent research has introduced Ambient Assisted Living (AAL) concepts for users’ homes, for example projecting guidance into the environment. However, only a few empirical studies have attempted to define the type of projection-based UIs that would be intuitive for the elderly, and the system design processes that would help in developing such AAL have not been researched thoroughly. This work presents three design iterations and their empirical evaluations. From these, a body of knowledge was produced for designing and developing AALs with projected Augmented Reality (AR) UIs. The first iteration had a sentence-building UI implemented for a wearable Projector-Camera (ProCam) system, which had limits in technical suitability for the elderly. The second iteration changed the use metaphor to a simple icon-based menu, and produced a requirement guideline for UIs in AAL. In the final iteration, the wearable was replaced with a fixed ProCam, allowing the elderly to make menu selections effectively. This iteration supported sequential tasks, such as taking medicine, with visual guides. The suitability of the new UI was tested with computer literate young adults and elderly users, many of the latter having memory and motor skill limitations. The comparison showed that the two groups performed similarly; however, the elderly needed a slower and more direct interaction technique adapted to their preferences in the UI. Assistance for the sequential tasks was found feasible. This work produced a set of UI-related and technical factors that AAL designers should take into account when developing projector-based AR systems for the elderly with memory problems. In addition, this work offers suggestions on how to conduct UI testing sessions with this user group to reduce the amount of work and improve the success of the iterative development process. / Tiivistelmä Ikääntyminen tuo useita fyysisiä ja kognitiivisia haasteita teknologian käytölle mikä puolestaan mutkistaa modernin informaatioteknologian käyttöä hoivatyöntekijöiden ja omaisten tukemana päivittäisten askareiden tukemisessa. Yksi este käytölle on käyttöliittyminen hallitsemiseen tarvittava osaaminen mitä vanhuksilla on haastavaa oppia. Avustavan teknologian tutkimusta on olemassa laitteille kuten vanhusten käyttöön suunnitellut matkapuhelimet jotka tarvitsevat tietämystä ja aiempia käyttökokemuksia. Uusimmat tutkimukset esittävät tietotekniikka-avusteisen asuminen mahdollisuuksia käyttäjien koteihin esimerkiksi projisoitujen opastuksien muodossa, mutta vain muutamia empiirisiä tutkimuksia on tehty määrittelemään kuinka projektiopohjaiset käyttöliittymät voisivat olla intuitiivisia vanhuksille, ja tutkimuksia kuinka näiden systeemien suunnitteluprosessit voisivat avustaa tietotekniikka-avusteisen asumisen suunnittelijoille ei ole tuotettu tarpeeksi. Tämä työ esittelee kolmen iteroinnin ja empiirisen arvioinnin luoman tietämysperustan kautta ratkaisuja systeemien suunnittelun ja luonnin tarpeisiin projektiopohjaisen lisätyn todellisuuden käyttöliittymien luomiseksi. Ensimmäisen iteroinnin tulos on lauserakenteeseen pohjautuva käyttöliittymä päälle puettavalle projektiojärjestelmälle, jonka todettiin omaavan teknisiä puutteita vanhuskäyttöön. Toinen iterointi esittelee ikonipohjaisen käyttöliittymän ja tuottaa vaatimusmäärittelyohjeistuksia käyttöliittymille. Viimeisessä iteroinnissa korvataan päälle puettava kiinteästi asennetulla järjestelmällä, joka mahdollistaa vanhuksille tehokkaamman valintamenetelmän valikoille, sekä tukee sarjamuotoisten tehtävien suorittamista visuaalisia ohjeistuksia käyttäen esimerkiksi lääkkeen annostelun tukemisessa. Käytön soveltuvuutta vertailtiin tehokäyttäjien ja vanhusten, joilla on usein motoriikan ja kognition ongelmia, kesken, ja vaikka nämä kaksi ryhmää ovat hyvin samankaltaisia on vanhuksille sopivampi menetelmä hitaampi ja perustuu suoraan interaktioon. Myös sarjamuotoisen tehtävän suorituksen tukeminen osoittautui saavutettavaksi. Tämä työ tuotti käyttöliittymien ja teknisten toteutusten suunnitteluun tarkoitettuja ohjeistuksia joita tietotekniikka-avusteisen asumisen suunnittelijoiden tulisi ottaa huomioon projektiopohjaisten lisätyn todellisuuden järjestelmien kehittämisessä muistihäiriöisten vanhusten tarpeisiin. Lisäksi suosituksia käyttäjätestien luomiseen tämän käyttäjäryhmän kesken ehdotetaan jolla voidaan vähentää työmäärää sekä parantaa oikein iteratiivista prosessia.

Abstract With the current technological advancements, stage is being set for new ultra-responsive and robust 5G-enabled applications (e.g., virtual reality, Tactile Internet,…) to deliver critical real-time traffic. The emergence of such critical applications requires new networking models that can handle more connected devices with super high reliability and low latency communications. In the view of these research challenges, this thesis aims to propose new techno-economic models and networking paradigms needed in the redesign of wireless network architectures and protocols to support the connectivity requirements by which operators and users effectively benefit from new opportunities introduced by 5G-enabled applications. In this thesis, new paradigms in wireless network access are presented and analyzed. First, dynamic network architecture (DNA) is introduced, where certain classes of wireless terminals can be turned temporarily into an access point (AP) anytime while connected to the Internet. In this concept, a framework is proposed to optimize different aspects of this architecture. Furthermore, to dynamically reconfigure an optimum topology and adjust it to the traffic variations, a new specific encoding of genetic algorithm (GA) is presented. Then, a distributed user-centric spectrum sharing is developed based on DNA networks to enable user-provided access points pervasively share the unused resources. Next, a flexible cloud-based radio access network (FRAN) is proposed to offload traffic to DNA networks in order to provide low latency communications. In the sequel of the thesis, as a new paradigm, a context-aware resource allocation scheme based on adaptive spatial beamforming and reinforcement learning is proposed. In addition, semi-cognitive radio network (SCRN) as a new spectrum sharing model is developed to improve the utility of primary and secondary owners. / Tiivistelmä Nykyaikaisilla teknologisilla edistysaskeleilla mahdollistetaan uusien 5G-pohjaisien erittäin lyhyen vasteajan ja suuren luotettavuuden sovelluksien ilmestyminen kriittisen reaaliaikaisen informaation välittämiseen (esim. taktiiliset ja virtuaalitodellisuus-sovellukset). Näiden kaltaiset sovellukset vaativat uudenlaisia verkottumismalleja, jotka kykenevät käsittelemään enemmän laitteita suurella toimintavarmuudella ja matalalla latenssilla. Tämä väitöskirja ehdottaa näiden haasteiden valossa uusia teknis-taloudellisia malleja ja verkottumisparadigmoja, joita tarvitaan verkkoarkkitehtuurien ja -protokollien uudelleensuunnittelussa tulevaisuuden sovelluksien tarpeet huomioiden, joiden kautta operaattorit ja käyttäjät voivat hyödyntää tulevien 5G-sovelluksien tuomat mahdollisuudet. Tässä väitöskirjassa esitetään ja analysoidaan uusia paradigmoja langattomaan verkkoliityntään. Ensimmäisenä esitellään dynaaminen verkkoarkkitehtuuri (dynamic network architecture, DNA), missä tietyt langattomat terminaalit voidaan väliaikaisesti muuttaa liityntäpisteiksi milloin vain internetyhteyden ollessa käytettävissä. Tämän konseptin puitteissa ehdotetaan viitekehys sen eri osa-alueiden optimoimiseksi. Tämän lisäksi esitetään uusi spesifinen geneettisen algoritmin (GA) koodaus optimaalisen topologian dynaamiseen konfigurointiin ja sen säätämiseen tietoliikenteen määrän mukaan. Tämän jälkeen esitellään kehitetty hajautettu käyttäjäkeskeinen spektrinjako, joka perustuu DNA-verkkoihin ja joka mahdollistaa käyttämättömien resurssien kokonaisvaltaisen jakamisen käyttäjien kautta. Seuraavaksi työssä ehdotetaan joustavaa pilvipalvelu-pohjaista liityntäverkkoa (flexible cloud-based radio access network, FRAN) käyttäjädatan purkamiseksi DNA-verkoille matalalatenssisen tietoliikenteen tarjoamiseksi. Edellä mainittujen menetelmien seurauksena ehdotetaan uutta paradigmaa: Kontekstiriippuvaista resurssien allokointia perustuen adaptiiviseen spatiaaliseen keilanmuodostukseen ja vahvistusoppimiseen. Näiden lisäksi kehitetään uusi spektrinjakomalli puolikognitiivisille radioverkoille (semi-cognitive radio network, SCRN) ensisijaisien ja toissijaisien käyttäjien utiliteetin parantamiseksi.