Abstract The main objective of this research was to develop practical tools with which it is possible to improve the environment, micro-climate and energy economy of buildings and plans in different climate zones, and take the climate change into account. The parts of the study are: – State of art study into existing know-how about climate and planning. – Study of the effects of climate change on the built environment. – Development of simple micro-climate, nature and built environment analysis methods. – Defining the criteria of an acceptable micro-climatic environment. – Development of the wind test blower. – Presenting ways to interpret test results and draw conclusions. – Development of planning and design guidelines for different climate zones. An important part of the research is the development of the CASE wind test instrument, different wind simulation techniques, and the methods of observing the results. Bioclimatic planning and architectural design guidelines for different climate zones are produced. The analyse tools developed give a qualitative overall view, which can be deepened towards a quantitative analyse with wind testing measurements and roughness calculations. No mechanical rules are suggested, but complementary viewpoints and practices introduced to a normal planning process as well as improvement of consultative knowledge. The “method” is that there is no strict mechanical method, but a deeper understanding of bioclimatic matters. Climate-conscious planning with the developed CASE method, make it possible to design a better micro-climate for new or old built-up areas. Winds can be used in to ventilate exhaust fumes and other pollutants, which improves the quality of air and the healthiness of the urban environment. The analyses and scale-model tests make it possible to shield cold windy areas and to diminish the cooling effect of wind on facades. According to studies in Scandinavian countries this will bring energy savings of 5–15 per cent. The method can be used to: – Evaluation of the cooling effect of wind. Areas and facades exposed to wind. – Evaluation of the wind comfort at the pedestrian level. Windy areas, relative wind speeds. – Enhancing wind-forced ventilation. Positive and negative pressures at the inlets and outlets. – Analysis of the diffusion of pollutants. Ventilation of streets and areas. – Avoiding the damages caused by wind. Planning and designing wind protective solutions. – Characterisation of the wind loading of small and medium-size street architecture items. Designing wind resistant and protective items and plantings. – Analysing the drifting of snow. Placing of snow fences. / Tiivistelmä Tutkimuksen päätavoitteena oli kehittää käytännöllisiä suunnitteluvälineitä, joilla voidaan parantaa ympäristöä, mikroilmastoa sekä rakennusten ja kaavojen energiataloutta eri ilmastovyöhykkeissä, sekä varautua ilmaston muutokseen. Tutkimuksen osat ovat: – Selvitys tämän hetkisestä ilmastoon ja suunnitteluun liittyvästä osaamisesta. – Selvitys ilmaston muutoksen vaikutuksesta rakennetulle ympäristölle. – Yksinkertaisten mikroilmasto-, luonto- ja rakennetunympäristön analyysien kehittäminen. – Määritellä hyväksyttävän mikroilmaston kriteerit. – Kehittää pienoismallien tuulitestauslaite. – Kehittää metodit testitulosten analysoimiseksi ja johtopäätösten vetämiseksi. – Laatia kaavoitus- ja rakennussuunnitteluohjeet eri ilmastovyöhykkeille. Tärkeä osa tutkimusta oli CASE tuulitestauslaitteen, erilaisten tuulen simulointitekniikoiden ja testausten havainnointimenetelmien kehittäminen. Kehitettiin bioklimaattisen kaavoituksen ja arkkitehtisuunnittelun suunnitteluohjeet eri ilmastovyöhykkeisiin. Kehitetyt analyysimenetelmät antavat laadullisen yleiskuvan, jota voidaan syventää määrällisen analyysin suuntaan käyttämällä tuulitestausmittauksia ja karheuslaskelmia. Mitään mekaanisia metodeita ei ehdoteta, vaan halutaan lisätä tieto-taitoa sekä uusia näkökulmia ja työtapoja nykyisiin kaavoitus- ja konsultointikäytäntöihin. ”Metodi” on siinä, ettei ole mitään kaavamaista metodia, vaan bioklimaattisten tekijöiden syvempi ymmärtäminen. Kehitetyn CASE metodin mukaisella ilmastotietoisella suunnittelulla voidaan aikaansaada parempi mikroilmasto sekä uusilla että vanhoilla rakennetuilla alueilla. Tuulen avulla voidaan tuulettaa pakokaasut ja muut ilmansaasteet, ja näin parantaa rakennetun ympäristön ilmanlaatua ja terveellisyyttä. Analyysien ja pienoismallien tuulitestauksen avulla voidaan suojautua kylmiltä tuulilta ja vähentää tuulen julkisivuja jäähdyttävää vaikutusta. Skandinaavisten tutkimusten mukaan näin voidaan saavuttaa 5–25 prosentin energiansäästö. Metodia voidaan käyttää mm. seuraaviin tarkoituksiin: – Arvioida tuulen jäähdyttävää vaikutusta. Selvittää tuulelle alttiit alueet ja julkisivut. – Arvioida tuulen vaikutusta jalankulun mukavuuteen. Tuuliset alueet ja suhteelliset tuulennopeudet. – Tehostaa painovoimaista ilmanvaihtoa. Positiiviset ja negatiiviset paineet ilmastoinnin sisäänmeno- ja ulostuloaukoissa. – Analysoida saasteiden leviämistä. Katujen ja alueiden tuulettaminen. – Torjua tuulen aiheuttamia tuhoja. Kaavoittaa ja suunnitella tuulelta suojaavia ratkaisuita. – Luonnehtia pieniin ja keskikokoisiin ulkona oleviin rakenteisiin kohdistuvia tuulikuormia. Suunnitella tuulenkestäviä ja suojaavia rakennelmia ja istutuksia. – Analysoida lumen kinostumista. Lumiaitojen sijoittelu.

Abstract This thesis proposes cross-layer approaches which enable to improve energy efficiency of wireless sensor networks and wireless body area networks (WSN & WBAN). The focus is on the physical (PHY) and medium access control (MAC) layers of communication protocol stack and exploiting their interdependencies. In the analysis of the PHY and MAC layers, their relevant characteristics are taken into account, and cross-layer models are developed to study the effect of these layers on energy efficiency. In addition, cross-layer analysis is applied at the network level by addressing hierarchical networks' energy efficiency. The objective is to improve energy efficiency by taking into account that substantial modifications to current standards and techniques are not required to take advantage of the proposed methods. The studied scenarios of WSN take advantage of the wake-up radio (WUR). A generic WUR-based MAC (GWR-MAC) protocol with objective to improve energy efficiency by avoiding idle listening is proposed. First, the proposed cross-layer model is developed at a general level and applied to study the forward error correction (FEC) code rate selection effect on the length of the transmission period and energy efficiency in a star topology network. Then an energy efficiency model for intelligent hierarchical architecture based on GWR-MAC is proposed and performance comparison with a duty-cycle radio (DCR) approach is performed. Interactions between different layers' devices are taken into account, and the WUR and DCR approaches are compared as a function of event frequency. The third cross-layer model focuses on the effect of the FEC code rate and data packet payload length on the energy efficiency of the IEEE Std 802.15.6-based WBANs using IR-UWB PHY. The results acquired by using analytical modelling and simulations with the Matlab software clearly illustrates the potential energy gains that can be achieved with the proposed cross-layer approaches. The developed WUR-based MAC protocol, analytical models and achieved results can be exploited by other researchers in the WSN and WBAN field. The contribution of this thesis is also to stimulate further research on these timely topics and foster development of short-range communication, which has a crucial role in future converging networks such as the Internet of Things. / Tiivistelmä Tässä väitöskirjassa ehdotetaan protokollakerrosten välistä tietoa hyödyntäviä (cross-layer) lähestymistapoja, jotka mahdollistavat energiatehokkuuden parantamisen langattomissa sensori- ja kehoverkoissa. Työ kohdistuu fyysisen- ja kanavanhallintakerroksen välisen vuorovaikutuksen tutkimiseen. Fyysisen- ja kanavanhallintakerrosten analyysissä huomioidaan niiden tärkeimmät ominaisuudet ja tutkitaan kerrosten yhteistä energiatehokkuutta. Lisäksi kerrosten välistä analyysiä sovelletaan verkkotasolle tutkimalla hierarkkisen verkon energiatehokkuutta. Tavoitteena on energiatehokkuuden parantamisen mahdollistaminen siten, että merkittäviä muutoksia nykyisiin standardeihin ja tekniikoihin ei tarvitse tehdä hyödyntääkseen ehdotettuja menetelmiä. Tutkitut sensoriverkkoskenaariot hyödyntävät heräteradiota. Väitöskirjassa ehdotetaan geneerinen heräteradiopohjainen kanavanhallintaprotokolla (GWR-MAC), jolla parannetaan energiatehokkuutta vähentämällä turhaa kanavan kuuntelua. Kerrosten välinen malli kehitetään ensin yleisellä tasolla ja sen avulla tutkitaan virheenkorjauskoodisuhteen valinnan vaikutusta lähetysperiodin pituuteen ja energiatehokkuuteen tähtitopologiaan pohjautuvissa sensoriverkoissa. Sitten väitöskirjassa ehdotetaan energiatehokkuusmalli älykkäälle GWR-MAC -protokollaan perustuvalle hierarkkiselle arkkitehtuurille ja sen suorituskykyä vertaillaan toimintajaksoperiaatteella toimivaan lähestymistapaan. Eri kerroksilla olevien laitteiden väliset vuorovaikutukset huomioidaan heräteradio- ja toimintajaksoperiaatteella toimivien verkkojen suorituskykyvertailussa tapahtumatiheyden funktiona. Kolmas malli kohdistuu virheenkorjauskoodisuhteen ja datapaketin hyötykuorman pituuden energiatehokkuusvaikutuksen tutkimiseen IEEE 802.15.6 -standardiin perustuvissa langattomissa kehoverkoissa. Analyyttinen mallinnus ja Matlab-ohjelmiston avulla tuotetut simulointitulokset osoittavat selvästi energiatehokkuushyödyt, jotka saavutetaan ehdotettuja menetelmiä käyttämällä. Kehitetty GWR-MAC -protokolla, analyyttiset mallit ja tulokset ovat hyödynnettävissä sensori- ja kehoverkkotutkijoiden toimesta. Tämän väitöskirjan tavoitteena on myös näiden ajankohtaisten aiheiden jatkotutkimuksen stimulointi sekä lyhyen kantaman viestinnän kehityksen vauhdittaminen, sillä niillä on erittäin merkittävä rooli tulevaisuuden yhteen liittyvissä verkoissa, kuten esineiden ja asioiden Internetissä.

Abstract Health behaviour change is challenging and is addressed by the international community. Many people try to effect change for a healthier lifestyle, but they find it difficult to sustain their new habits. Today, technological applications support people who want to change their behaviour, oftentimes by utilising social influence: The influence of others on one’s behaviour. Social influence consists of different aspects, the particularities of which are often neglected in design. This thesis focusses on the design of the social comparison aspect of social influence. Social comparison psychology supports the view that when facing a lack of objective measurements, people tend to compare themselves to others who are similar to them for self-evaluation, self-enhancement, self-prediction, and coping. In psychology, social comparison theory has shown great potential in the aforementioned areas as well as challenges regarding its application. In the design of technology, social comparison theory has been utilised but lacks extensive exploration. In this thesis, four perspectives are considered to better understand social comparison in design: Existing designs, designers’ perspective, healthcare professionals’ perspective, and user research for social comparison. The four perspectives are explored using qualitative methodologies and through design science research. The knowledge took the form of a Multiple-perspective Approach Design (MAD) for social comparison features in technology that supports health behaviour change. MAD aims to support designers when working with social comparison in health behaviour change, by presenting social comparison potentials and challenges informed by the different perspectives. MAD builds upon the knowledge transferred from the field of psychology regarding social comparison and on the research conducted to understand the four perspectives of social comparison. / Tiivistelmä Terveyskäyttäytymisen muutos on haastavaa ja sitä käsittelee kansainvälinen yhteisö. Monet ihmiset yrittävät tehdä muutoksia kohti terveellisempiä elämäntapoja, mutta heidän on vaikea ylläpitää uusia tapojaan. Tänä päivänä teknologiset sovellukset tukevat ihmisiä, jotka haluavat muuttaa käyttäytymistään, usein hyödyntämällä sosiaalista vaikutusta: toisten vaikutusta omaan käyttäytymiseen. Sosiaalinen vaikutus koostuu erilaisista näkökulmista, joiden erityispiirteitä on usein laiminlyöty suunnittelussa. Tässä opinnäytetyössä keskitytään sosiaalisen vertailun näkökulman suunnitteluun sosiaalisessa vaikutuksessa. Sosiaalisen vertailun psykologia tukee näkemystä siitä, että objektiivisten mittausten puuttuessa, ihmiset pyrkivät vertaamaan itseään muihin, jotka ovat samankaltaisia, itsearvioinnin, itsensä vahvistamisen, itsearvioinnin ja selviytymisen kannalta. Psykologiassa sosiaalisen vertailun teoria on osoittanut potentiaalinsa edellä mainituilla aloilla, mutta sen soveltamiseen liittyy haasteita. Sosiaalisen vertailun teoriaa on hyödynnetty teknologian suunnittelussa, mutta laaja-alaisempi tutkimus aiheesta on puutteellista. Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan neljää näkökulmaa ymmärtämään paremmin sosiaalista vertailua suunnittelussa: Olemassa olevat mallit, suunnittelijoiden näkökulma, terveydenhuollon ammattilaisten näkökulma ja käyttäjätutkimus sosiaaliseen vertailuun. Näitä neljää näkökulmaa tutkitaan käyttämällä laadullisia tutkimusmenetelmiä ja suunnittelutieteellistä tutkimusta. Kerätyn tiedon perusteella muodostettiin monia toimijoita tarkasteleva lähestymistapa suunnitteluun (MAD), joka koskee sosiaalisen vertailun ominaisuuksia teknologiassa, joka tukee terveyskäyttäytymisen muutosta. MAD pyrkii tukemaan suunnittelijoita, jotka työskentelevät sosiaalisen vertailun parissa terveyskäyttäytymisen muutoksessa, esittämällä sosiaalisen vertailun mahdollisuuksia ja haasteita, joita on kerätty eri näkökulmista. MAD perustuu psykologian alalta kerättyyn tietämykseen sosiaalista vertailusta ja toteutettuun tutkimukseen, joka on tehty sosiaalisen vertailun neljän näkökulman ymmärtämiseksi.

Abstract This thesis focuses on two important challenges in wireless downlink transmission: multi-user (MU) precoder design and scheduling of users over time, frequency, and spatial resources at any given instant. Data streams intended for different users are transmitted by a multiple-input multiple-output (MIMO) multi-antenna orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. The transmit precoders are designed jointly across space-frequency resources to minimize the number of backlogged packets waiting at the coordinating base stations (BSs), thereby implicitly performing user scheduling. Then the problem of multicast beamformer design is considered wherein a subset of users belonging to a multicasting group are served by a common group-specific data. The design objective is to either minimize the transmit power for a guaranteed quality-of-service, or to maximize the minimum achievable rate among users for a given transmit power. Unlike existing techniques, the proposed design utilizes both the spatial and frequency resources jointly while designing multi-group beamformers. As an extension to coordinated precoding, the problem of beamformer design for cloud radio access network is considered wherein beamformers are designed centrally, quantized and sent along with data to the respective BSs via backhaul. Since the users can be served by multiple BSs, beamformer design becomes a nonconvex combinatorial problem. Unlike existing solutions, beamformer overhead is also included in the backhaul utilization along with the associated data. As the number of antennas increases, backhaul utilization is dominated by the beamformers. Thus, to reduce the overhead, two techniques are proposed: varying the quantization precision, and reducing the number of active antennas used for transmission. Finally, to reduce the complexity involved in the design of joint space- frequency approach, a two-step procedure is proposed, where a MU-MIMO scheduling algorithm is employed to find a subset of users for each scheduling block. The precoders are then designed only for the chosen users, thus reducing the complexity without compromising much on the throughput. In contrast to the null-space-based existing techniques, a low-complexity scheduling algorithm is proposed based on vector projections. The real-time performance of all the schedulers are evaluated by implementing them on both Xilinx ZYNQ-ZC702 system-on-chip (SoC) and TI TCI6636K2H multi-core SoC. / Tiivistelmä Tässä väitöskirjassa keskitytään kahteen tärkeään langattoman tiedonsiirron haasteeseen alalinkkilähetyksissä: usean käyttäjän (MU) esikooderisuunnitteluun ja käyttäjien skedulointiin aika-, taajuus- ja tilaresurssien yli. Eri käyttäjille tarkoitettuja datavirtoja lähetetään käyttämällä monitulo-monilähtötekniikkaa (MIMO) yhdistettynä monikantoaaltomodulointiin (OFDM). Lähettimien esikooderit suunnitellaan yhteisesti tila- ja taajuusresurssien yli, jotta keskenään yhteistoiminnallisten tukiasemien jonossa olevien pakettien määrää voitaisiin minimoida samalla kun tehdään epäsuorasti käyttäjien skedulointia. Tämän jälkeen työssä paneudutaan monilähetysten (multicast) keilanmuodostussuunnitteluun, jossa monilähetysryhmään kuuluvien käyttäjien alijoukolle lähetetään yhteistä ryhmäspesifistä dataa. Suunnittelun päämääränä on joko minimoida kokonaislähetysteho tietyllä palvelunlaatuvaatimuksella tai maksimoida pienin saavutettavissa oleva siirtonopeus käyttäjien joukossa tietyllä lähetysteholla. Toisin kuin olemassa olevat menetelmät, ehdotetussa mallissa käytetään yhteisesti sekä aika- että taajuusresursseja usean ryhmän keilanmuodostusta suunniteltaessa. Laajennuksena yhteistoiminnalliselle esikoodaukselle, väitöskirjassa käsitellään myös keilanmuodostusta pilvipohjaisessa radioliityntäverkkoarkkitehtuurissa. Keilanmuodostajat suunnitellaan keskitetysti, kvantisoidaan ja lähetetään datan mukana tukiasemille käyttäen runkoverkkoyhteyttä. Koska käyttäjiä voidaan palvella usealta tukiasemalta, keilanmuodostussuunnittelu muuttuu ei-konveksiksi kombinatoriseksi ongelmaksi. Toisin kuin olemassa olevissa ratkaisuissa, ehdotettu malli sisällyttää käyttäjien datan lisäksi keilanmuodostajien resursoinnin tarpeen runkoverkkoon. Tukiaseman antennien määrän lisääntyessä, keilanmuodostajien osuus runkoverkon käyttöasteesta kasvaa suureksi. Jotta keilanmuodostajien aiheuttamaa ylimääräistä tiedonsiirtotarvetta voitaisiin minimoida, esitellään kaksi tekniikkaa: kvantisointitarkkuuden muunteleminen sekä lähetykseen käytettävien aktiivisten antennien määrän vähentäminen. Lopuksi, jotta yhdistetyn tila-taajuussuunnittelun aiheuttamaa kompleksisuutta saataisiin vähennettyä, ehdotetaan kaksivaiheista menetelmää. MU-MIMO skedulointialgoritmin avulla etsitään ensin alijoukko käyttäjiä jokaiselle skedulointilohkolle. Esikooderit suunnitellaan vain valituille käyttäjille, mikä vähentää kompleksisuutta, heikentämättä suorituskykyä kuitenkaan olennaisesti. Poiketen nolla-avaruuteen perustuvista tekniikoista, esitetään yksinkertainen vektoriprojektioihin perustuva skeduleri. Kaikkien skedulerien reaaliaikasuorituskykyä on arvioitu toteuttamalla ne ohjelmoitavilla Xilinx ZYNQ-ZC702 system-on-chip (SoC) ja TI TCI6636K2H moniydinalustoilla.

Abstract Master data describes business objects that are shared across an entire enterprise. Master data is a single source of information that should be used across the IT systems and business processes without changing. Definitions and understanding of common data and how well it is understood forms the basis for understanding the master data. The main objective of this study is to clarify how one product data should be understood and defined and to identify the main challenges and the best practices for managing the one product data for business processes. This study approaches one product data for integrated business processes from several perspectives by focusing on one product master data, data ownership, and the importance of a governance model for managing the master data. The means also to determine business value of master data and to ensure that a company’s success in reaching this business value is analysed. The findings of this study reveal the need for balance between business processes, data, and IT systems. The study indicates that a governance model is necessary in conjunction with business processes, data, and IT systems to ensure that an adequate foundation is created for one product data. One product data is the sum of product-related business data and one product master data. One product master data is the “DNA” of a product that is created by the product portfolio management process and is stored and controlled by a Product Lifecycle Management IT-system that updates the receiving systems in business processes with the common product data. One product data forms the basis for integrated business processes. In the product life cycle context, this means that data must be in place from the new product development phase to the maintenance phase, as well as across sales processes, supply chains, and care/service processes. Discontinuous data is harmful as it causes extra costs in management and slows down data analysis, as well as affects the reaction speed around changes on the business side. New business opportunities such as digitalisation may become very difficult if centralised one product data is not in place. It is important to keep in mind that if data integrity and quality are not in place in a company, adding new business models might be very challenging. / Tiivistelmä Master data on informaatiota, joka on määritelty yksiselitteisesti ja sitä käytetään muuttumattomana ylitse eri IT- järjestelmien ja -prosessien. Datamäärityksillä tuetaan liiketoiminnan prosesseja. Datan määritelmät ja yleinen datan ymmärtämisen taso yrityksessä ovat tärkeitä elementtejä, muodostaen pohjan Master data -käsitteelle. Tämän tutkimuksen päätarkoituksena on selkiyttää kuinka yksiselitteinen tuotetieto tulisi ymmärtää ja määritellä. Samalla identifioidaan suurimmat haasteet ja parhaat käytänteet yhdenmukaisen tuotetiedon hallinnalle. Tutkimuksessa keskitytään yhtenäisen master datan käsitteistön, datan omistajuuden, sekä hallinnointimallin tärkeiden näkökulmien kautta kokonaisuuden ymmärtämiseen useista eri näkökulmista. Tutkimuksessa perehdytään myös datan liiketoiminnallisen arvon tunnistamiseen. Sen kautta voidaan varmistaa yrityksen kyvykkyys saavuttaa asetetut tavoitteet, jotka johto on määritellyt esim. strategian kautta. Tulokset kertovat, että on äärimmäisen tärkeää löytää oikea balanssi liiketoiminnan prosessien, datan ja tietojärjestelmien kesken. Yksikäsitteinen tuotetieto on summa, joka muodostuu tuotteeseen liittyvästä liiketoimintatiedosta sekä yhtenäisestä tuote master datasta. Yhtenäinen tuote master data on ikään kuin tuotteen DNA tietoa. Yhteenvetona voidaan todeta, että parhaimmillaan data määritellään kerran ja sitä käytetään muuttumattomana eri liiketoiminnan prosessissa hyödyksi. Yhtenäinen tuote data muodostaa pohjan liiketoiminnan prosessien integroimiselle. Tuotteen elinkaaren sisällön osalta tämä tarkoittaa sitä, että data luodaan osana uuden tuotteen kehitysprosessia ottaen huomioon muiden liiketoiminta prosessien tarpeet kuten myynti, logistiikka ja valmistus, huolto jne. On äärimmäisen tärkeää, että datalle ei synny epäjatkuvuuskohtia eri prosessien välille. Datan epäjatkuvuuskohdat voivat tuottaa ylimääräisinä kustannuksia ylläpidon, data analytiikan ja raportoinnin kautta. Yleinen reagointinopeus liiketoiminnan muutoksiin on yleensä hitaampaa. Uusien liiketoimintamahdollisuuksien kuten digitalisaation tai esineiden internetin (IoT) toteuttaminen voi olla haastavaa ja kallista mikäli keskitettyä ja yhtenäistettyä tuote data mallia ei ole. Yhtenäisen tuote master datan käsite ja parhaita käytänteistä toteuttava hallintamalli antavat pohjan tietokeskeiselle ajattelulle yrityksessä.

Abstract Chronic conditions are the leading cause of death in the world. Major improvements in acute care and diagnostics have created a tendency towards the chronification of formerly terminal conditions, requiring people with these conditions to learn how to self-manage. Mobile technologies hold promise as self-management tools due to their ubiquity and cost-effectiveness. The delivery of health-related services through the use of mobile technologies (mHealth) has grown exponentially in recent years. However, only a fraction of these solutions takes into consideration the views of relevant stakeholders like healthcare professionals or even patients. The use of behavioral change models (BCM) has proven important in developing successful health solutions, yet engaging patients remains a challenge. There is a trend in mHealth solutions called gamification that attempts to use game elements to drive user behavior and increase engagement. As it stands, designers of mHealth solutions for behavioral change in chronic conditions have no clear way of deciding what factors are relevant to consider. This doctoral thesis is framed in Consumer Health Informatics within the field of Medical Informatics and Information Systems. The focus of this work was to discover factors for the design of mHealth solutions for chronic patients; to do so, negotiations between medical knowledge, BCM and gamification were explored through an embedded case study research methodology. The data obtained was thematically analyzed to create the Model for Motivational Mobile-health Design for Chronic conditions (3MD). The 3MD model guides the design of condition-oriented gamified behavioral change mHealth solutions. The main components are: 1) Condition specific, which describe factors that need to be adjusted and adapted for each particular chronic condition; 2) Motivation related, which are factors that address how to influence behaviors in an engaging manner; and 3) Technology based, which are factors that are directly connected to the technical capabilities of mobile technologies. 3MD also provides a series of high level illustrative design questions for designers to use and consider during the design process. The work on this thesis addresses a recognized gap in research and practice, and proposes a unique model that could be of use in the generation of new solutions to help chronic patients. / Tiivistelmä Krooniset sairaudet ovat maailman yleisin kuolinsyy. Akuutissa hoidossa ja diagnostiikassa on tapahtunut merkittäviä parannuksia, ja aikaisemmin kuolemaan johtaneista sairauksista on tullut kroonisia ja ihmisten on opittava hallitsemaan niitä itse. Mobiiliteknologiat tarjoavat mahdollisuuksia sairauksien itsehallintaan, koska teknologiaa on yleisesti saatavilla ja se on kustannustehokasta. Terveyspalvelujen tarjoaminen mobiiliteknologian avulla on lisääntynyt huomattavasti viime vuosina. Kuitenkin vain murto-osa näistä ratkaisuista ottaa huomioon sidosryhmien, kuten terveydenhuollon ammattilaisten ja jopa potilaiden, näkemykset. Käyttäytymismuutosmallit ovat osoittautuneet tärkeiksi kehitettäessä onnistuneita terveysratkaisuja, mutta potilaiden osallistaminen kehittämiseen on yhä vaikeaa. Pelillistäminen on mobiilien terveysratkaisujen suunnittelutrendi, ja pelielementeillä pyritään vaikuttamaan ihmisten käyttäytymiseen ja sitoutumiseen. Mobiilien terveyssovellusten suunnittelijoilla ei ole selkeää näkemystä siitä, mitkä sovellustekijät vaikuttavat merkittävimmin kroonisissa sairauksissa sairastavien potilaiden käyttäytymisen muutokseen. Tämä väitöskirja tarkastelee kuluttajille suunnattua terveysteknologiaa, joka hyödyntää lääketieteellistä informatiikkaa ja tietojärjestelmätieteitä. Työn tavoitteena oli selvittää kroonisia sairauksia sairastaville potilaille tarkoitettujen mobiilien terveyssovellusten suunnitteluun liittyviä tekijöitä. Tämän vuoksi lääketieteen tietämyksen, käyttäytymismuutoksien mallien ja pelillistämisen yhdistämistä tutkittiin sulautetun tapaustutkimuksen avulla. Saatuja tietoja temaattisesti analysoimalla luotiin kroonisia sairauksia varten motivoivan mobiilin terveyssovelluksen suunnittelumalli (3MD = Model for Motivational Mobile-health Design). 3MD-malli ohjaa sairauksien hallintaan tarkoitettujen pelillistettyjen ja käyttäytymismuutoksiin tähtäävien mobiilien terveyssovellusten suunnittelua. Mallin pääkomponentit ovat: 1) Sairautta kuvaavat tekijät, jotka kuvaavat tekijöitä, jotka on mukautettava ja sovitettava kullekin krooniselle sairaudelle. 2) Motivaatioon liittyvät tekijät, jotka vaikuttavat innostavasti käyttäytymiseen. 3) Teknologiaan perustuvat tekijät, jotka liittyvät suoraan mobiiliteknologian teknisiin ominaisuuksiin. 3MD tarjoaa myös havainnollisia suunnittelukysymyksiä, joita suunnittelijat voivat käyttää ja pohtia suunnitteluprosessin aikana. Tämä väitöskirja käsittelee yleisesti tunnistettua puutetta tutkimuksessa ja suunnittelukäytännössä ja esittelee ainutlaatuisen mallin, josta voi olla hyötyä uusien ratkaisujen luomisessa ja kroonisia sairauksia sairastavien potilaiden auttamisessa.

Abstract Sustainability is a catchword for contemporary concerns of environmental and societal vulnerability. Scholars, policymakers, designers, and educators alike find themselves knotted increasingly within fabrics of sustainability, approached as an object of concern in education and technoscientific projects. In relation, scholars drawing from posthuman and new materialist thinking have begun to re-imagine sustainability. Considering human subjectivity as part of the world in its ongoing, reiterative becoming has introduced new possibilities to rethink responsibility in and for sustainable change. This research is rooted in my engaged practices of participatory design and education on violence, violence prevention, and non-violence, which form the empirical research terrain of this study. This dissertation includes four articles that inquire into the practices in question by exploring possibilities for nurturing non-violence—and by scrutinising responsible participatory practices in design. This synopsis re-engages with the results presented in the articles mentioned and participates in calls to rethink sustainability. In order to reconsider sustainability in and for practices of sustainable change, I develop theoretical thinking based on response-ability and touch, as discussed by Karen Barad and Donna Haraway. Through a diffractive, affirmative engagement with sustainability in the engaged practices of change-making, I aim to unfold the affordances of feminist (new) materialist renegotiations of ethics and responsibility, in order to inform responsible participatory practices of change-making and, in particular, change towards non-violence. This research offers insight into the intricate ways sustainability reconfigures in and through practices of change-making in participatory design, education, and everyday engagements for non-violence. I begin by proposing a thinking and practice of response-able engagement. Then, through the idea of touchable matters, I foreground how the co-constituted conditions of ethically sustainable response become reconfigured in the designerly, the researcherly, the pedagogical, and other everyday practices, challenging for a shift to a new mode of entangled response-ability for sustainable change and towards non-violence. / Tiivistelmä Kestävyys on aikaamme läpileikkaava, sosiaalisiin ja ekologisiin epäkohtiin tarttuva haaste, joka yhdistää tutkijoita ja muita toimijoita moninaisina jaetun huolen ja interventioiden kohteina myös koulutuksellisissa ja teknotieteellisissä projekteissa. Posthumanistinen ja uusmaterialistinen ajattelu on haastanut ymmärryksiä kestävyydestä asettamalla inhimillisen toimijuuden erottamattomaksi osaksi maailman jatkuvia tulemisen ja tuottumisen prosesseja. Painopiste kestävyyden, muutoksen ja niihin liittyvien vastuullisuuksien tarkastelussa on siirtynyt arkisten käytänteiden moniulotteisiin kietoutuneisuuksiin. Väitöstutkimukseni sisältää neljä artikkelia, jotka perustuvat kahteen empiiriseen kokonaisuuteen. Työni aineisto on tuotettu tutkimalla työpaikkakiusaamiseen liittyvän osallistuvan suunnittelun vastuullisia käytänteitä sekä väkivaltaa, väkivallan ehkäisemistä ja väkivallattomuutta käsittelevää akateemista koulutusta. Väitöskirjaan sisältyvissä artikkeleissa olen tarkastellut pyrkimyksiä kohti väkivallattomuutta sekä muutokseen sitoutuneita ja siihen moninaisesti kietoutuvia käytänteitä. Työni yhteenveto-osassa työstän artikkeleissa esitettyjä osallistumista, refleksiivisyyttä, välittämistä ja väkivallattomuutta käsitteleviä tuloksia diffraktiivisesti. Työstämisen teoreettis-käsitteellisenä kumppanina toimivat Karen Baradin ja Donna Harawayn kosketusta ja vastuullisuutta käsittelevät keskustelut. Yhteenvedon tavoitteena on tarkastella feministisen (uus)materialistisen ajattelun mahdollisuuksia tuottaa uutta ymmärrystä kestävyydestä osana vastuullisia osallistuvia toimintatapoja muutoksen – ja erityisesti väkivallattomuuteen pyrkivän muutoksen – jokapäiväisissä käytänteissä. Kestävän muutoksen ja väkivallattomuuden mahdollisuudet tuottuvat osallistuvan suunnittelun, koulutuksen ja arjen käytänteissä moninaisin tavoin. Vastuullisuutta tarkastellessani esitän ajatuksen ”koskettavista kudelmista”, mikä kutsuu tunnistamaan, kuinka eettisen kestävyyden ja suhteisuuden mahdollisuudet ”kanssatuottuvat” arkisissa kohtaamisissa. Samalla se haastaa rakentamaan uudenlaista, tähän eettis-ontologiseen kietoutuneisuuteen sitoutunutta vastuullisuutta jokapäiväisissä suunnittelun, tutkimuksen, koulutuksen ja arjen pyrkimyksissä kohti kestävää muutosta ja väkivallattomuutta.

Abstract This thesis discusses strengthening foundations of historic buildings by means of pretested, end-jacked, steel piles; pretested, end-jacked drilled spiral steel piles, as well as the geotechnical and structural design of strip foundations using ultimate limit state methods. Strengthening the foundations of historic buildings is a field of engineering where every site is more or less different from another. The variation of the substructure, foundation, and soil circumstances make every case unique. Preserving heritage buildings by preventing structural decay requires know-how and suitable strengthening methods. Drilled spiral piles and jacked piles were employed as strengthening methods for St. John’s Church of Tartu, because of the sinking and uneven settlement of the building. The strengthening work at St. John’s Church was challenging due to the risk of collapse of this historic church. Underpinning with jacked piles is a preferred method for strengthening historic foundations and where drilled spiral piles were employed, the author of this thesis developed special equipment. The strengthening method employed for the tower complies with the anastylosis principle by preserving the authenticity of the structures. Old block stones are visible upon the floating piled rafts. The empty space was left to give archaeologists and engineers a chance to study the realized work “in situ” in the future. The foundation of the tower was underpinned step by step with end-jacked piles and a concrete raft poured step by step. The weight of the tower is 5 500 tons and it rests on four pillars. Every pillar rests on its own floating piled raft. This thesis proves that by means of lower and upper bound theorems a floating, piled strip-foundation can be designed geotechnically and structurally using one method based on ultimate limit state (ULS) and serviceability limit state (SLS). The method takes the following into account as geotechnical requirements: total settlement and angular distortions; and as structural requirements; admissible plastic rotations, end moments due to displacement angle, as well as control of cracking. The chosen piling methods were suitable for St. John’s Church, and the installed piles work well in addition to the old foundations. The functionality of the strengthening techniques has been verified by test piling. Furthermore, every drilled spiral pile was preloaded twice and end-jacked for soil hardening. / Tiivistelmä Tämä tutkimus käsittelee historiallisten rakennusten perustusten vahvistamista esikuormitetuilla teräksisillä puristuspaaluilla ja esikuormitetuilla, loppupuristetuilla spiraaliporapaaluilla. Tutkimus sisältää myös pitkänomaisen anturaperustuksen mitoitusmenetelmän, joka huomioi sekä murtorajatilan että käyttörajatilan vaatimukset. Historiallisten rakennusten perustusten vahvistaminen on insinööritieteen osa-alue, missä jokainen työmaa on oma, ainutlaatuinen kohteensa johtuen erilaisista maaperäolosuhteista, perustuksista ja rakenteista. Rakennuksen luonteen säilyttäminen edellyttää insinööriltä monialaista kykyä ja tietoa sopivista vahvistamismenetelmistä. Spiraaliporapaaluja ja puristuspaaluja käytettiin Johanneksen kirkon (Jaani Kirik) perustusten vahvistamisessa rakennuksen epätasaisen painumisen ja sortumisvaaran vuoksi. Perustusten vahvistamista puristuspaaluilla pidetään yleisesti parhaana menetelmänä historiallisille rakennuksille. Tämän tutkimustyön tekijä suunnitteli erikoiskaluston työtä varten kehitetylle kierrepaalulle. Anastylosis periaatteen mukaisesti käytetyssä tornin vahvistamismenetelmässä säilytettiin rakenteiden autenttisuus. Vanhat kivilatomukset ovat osittain näkyvissä. Niiden välissä oleva tyhjä tila antaa arkeologeille ja insinööreille mahdollisuuden tutustua suoritettuun työhön. Tornin perustukset vahvistettiin vaiheittain paaluilla sekä valetulla betonilaatalla. Torni painaa 5 500 tonnia ja se on neljän pilarin varassa. Jokaisella pilarilla on erillinen kelluva paalutettu laattaperustus. Tässä työssä on osoitettu, että plastisuusteorian ala- ja ylärajalauseiden avulla myötäävän kitkamaan ja myötäävän paalutuksen varaan perustettu pitkänomainen anturaperustus voidaan mitoittaa geo- ja rakenneteknisesti murto- ja käyttörajatilassa samalla menetelmällä. Menetelmä sisältää geoteknisinä vaatimuksina anturan pohjapaineen, kokonaispainuman ja kulmakiertymän (= epätasaisen painumisen) määrittämisen, rakenteellisina vaatimuksina plastisoituvien kohtien riittävän muodonmuutoskyvyn, kenttä- ja tukimomenttien, epätasaisen painumisen aiheuttamien pakkomomenttien sekä halkeamatarkastelun määrittämisen. Spiraaliporapaalujen toiminnallisuus varmistettiin koepaaluilla. Maanlujittumista varten jokainen spiraaliporapaalu koestettiin kahdella esikuormituksella ja loppupuristuksilla.

Abstract Bringing new products faster to the market is increasingly critical. To reach this goal, companies have been improving their product development practices and processes. Rapid product development (RaDe) is a type of incremental product development model, in which new sales items are created by redesigning existing products quickly and inexpensively. This study examines the RaDe challenges and enablers, particularly the ones from the perspective of supply management (SM) and product portfolio management (PPM). The main objective of this study is to recognise and describe the significance of mature SM for RaDe, resulting in successful and efficient product ramp-ups and portfolio renewal. The present study follows a qualitative research approach, which consists of reviewing the literature and analysing the relevant practices and current process settings of several companies representing diverse business areas and industry types. The principal results of this study involve acknowledging and describing the role of mature SM and organised PPM for effective RaDe implementation and product portfolio renewal. The study examines the mature SM from the perspective of 1) the definition of the SM objectives; 2) the alignment of the list of recommended products, buy-items and suppliers; 3) the creation of the product design guidelines, targets and metrics from the SM perspective; and 4) the establishment of the supply capability creation process. The main implications of the present study highlight the importance of the SM maturity that can support managers in RaDe related planning and implementation activities. The originality of the study resides in the emphasis of the SM significance in terms of different aspects that are beneficial to RaDe implementation and product portfolio renewal. / Tiivistelmä Uusien tuotteiden tuominen markkinoille nopeasti on enenevissä määrin tärkeää yrityksille. Tämän saavuttamiseksi yritykset ovat pyrkineet parantamaan tuotekehitystoimintojaan ja -prosessejaan. Nopea tuotekehitys (RaDe) on malli inkrementaaliseen tuotekehitykseen, missä myyntinimikkeitä luodaan uudelleen suunnittelemalla jo olemassa olevia tuotteita nopeasti ja halvalla. Tämä tutkimus tarkastelee RaDe -haasteita ja mahdollistajia, erityisesti hankintatoimen johtamisen (SM) ja tuoteportfoliohallinnan (PPM) näkökulmasta. Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on tunnistaa ja kuvata kypsän hankintatoimen johtamisen ja nopean tuotekehityksen merkittävyys niin onnistuneen kuin tehokkaan markkinoille tuonnin sekä tuoteportfolion uudistamisen mahdollistajana. Laadullinen tutkimus tarkastelee monipuolisia liiketoiminta-alueita ja teollisuusaloja, koostuen sekä kirjallisuuskatsauksesta että useiden eri yritysten niille relevanttien toimintojen ja prosessien analysoinnista. Keskeiset tutkimuksen tulokset osoittavat ja selittävät kypsän hankintatoimen johtamisen ja organisoidun tuoteportfoliohallinnan roolia nopean tuotekehityksen tehokkaassa toteutuksessa sekä tuoteportfolion uudistamisessa. Kypsää hankintatoimen johtamista tutkimus tarkastelee seuraavista perspektiiveistä: 1) hankintatoimen johtamisen tavoitteiden määritys, 2) suositeltujen tuote-, ostoartikkeli- ja toimittajalistojen linjaus, 3) tuotesuunnittelun ohjeistusten, tavoitteiden ja mittareiden luominen hankintatoimen johtamisen näkökulmasta, ja 4) hankintatoimen kyvykkyyden perustamisen luomisprosessi. Tutkimuksen merkittävimmät kontribuutiot organisaatioille korostavat sellaisen kypsän hankintatoimen johtamisen tärkeyttä, mikä tukee johtoa nopean tuotekehityksen suunnittelussa ja toteutuksessa. Uudenlaista näköalaa tutkimukseen tuottaa hankintatoimen johtamisen merkityksen tähdentyminen positioista, jotka ovat suotuisia nopean tuotekehityksen toteutukselle sekä tuoteportfolion uudistumiselle.

Abstract This thesis focuses on transceiver optimization for heterogeneous multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) wireless communications systems. The aim is to design decentralized beamforming methods with low signaling overhead for improved spatial spectrum utilization. A wide range of transceiver optimization techniques are covered, with particular consideration of decentralized optimization, fast convergence, computational complexity and signaling limitations. The proposed methods are shown to provide improved rate of convergence, when compared to the conventional weighted minimum MSE (WMMSE) approach. This makes them suitable for time-correlated channel conditions, in which the ability to follow the changing channel conditions is essential. Coordinated beamforming under quality of service (QoS) constraints is considered for interfering broadcast channel. Decomposition based decentralized processing approaches are shown to enable the weighted sum rate maximization (WSRMax) in time-correlated channel conditions. Pilot-aided decentralized WSRMax beamformer estimation is studied for coordinated multi-point (CoMP) joint processing (JP). In stream specific estimation (SSE), all effective channels are individually estimated. The beamformers are then constructed from the locally estimated channels. On the other hand, with direct estimation (DE) of the beamformers, only the intended signal needs to be separately estimated and the covariance matrices are implicitly estimated from the received pilot training matrices. This makes the pilot design more robust to pilot contamination. These methods show that CoMP JP is feasible even in relatively fading channel conditions and with limited backhaul capacity by employing decentralized beamformer processing. In the final part of the thesis, a relay-assisted cellular system with decentralized processing is considered, in which users are served either directly by the base stations or via relays for WSRMax or sum power minimization subject to rate constraints. Zero-forcing and coordinated beamforming provide a trade-off between complexity, in-band signaling and spectrum utilization. Relays are shown to be beneficial in many scenarios when the in-band signaling is accounted for. This thesis shows that decentralized downlink MIMO transceiver design with a reasonable computational complexity is feasible in various system architectures even when signaling resources are limited and channel conditions are moderately fast fading. / Tiivistelmä Tämä väitöskirja keskittyy lähetin- ja vastaanotinoptimointiin heterogeenisissä monikäyttäjä- ja moniantennijärjestelmissä. Tavoitteena on parantaa tilatason suorituskykyä tutkimalla hajautettuja keilanmuodostusmenetelmiä, joissa ohjaussignaloinnin tarve on alhainen. Erityisesti keskitytään hajautetun keilanmuodostuksen optimointiin, nopeaan konvergenssiin, laskennalliseen kompleksisuuteen sekä signaloinnin rajoitteisiin. Esitettyjen menetelmien osoitetaan parantavan konvergenssinopeutta ja vähentävän signaloinnin tarvetta, verrattaessa tunnettuun WMMSE-menetelmään. Nämä mahdollistavat lähetyksen aikajatkuvissa kanavissa, joissa kanavan muutosten seuraaminen on erityisen tärkeää. Näiden menetelmien osoitetaan mahdollistavan hajautetun ja priorisoidun tiedonsiirtonopeuden maksimoinnin monisolujärjestelmissä sekä aikajatkuvissa kanavissa käyttäjäkohtaisilla siirtonopeustakuilla. Pilottiavusteisten lähetys- ja vastaanotinkeilojen estimointia tutkitaan yhteislähetysjärjestelmissä. Yksittäisten lähetyskanavien estimoinnissa effektiiviset kanavat estimoidaan yksitellen, ja lähetys- ja vastaanotinkovarianssimatriisit muodostetaan summaamalla paikalliset kanavaestimaatit. Suoraestimoinnissa ainoastaan oman käyttäjän effektiivinen kanava estimoimaan erikseen. Tällöin kovarianssimatriisit saadaan suoraan vastaanotetuista pilottisignaaleista. Tämä tekee estimaateista vähemmän herkkiä häiriölle. Hajautetun yhteislähetyksen osoitetaan olevan mahdollista, jopa verrattain nopeasti muuttuvissa kanavissa sekä rajallisella verkkoyhteydellä lähettimien välillä. Viimeisessä osassa tutkitaan välittäjä-avusteisia järjestelmiä, joissa käyttäjiä palvellaan joko suoraan tukiasemasta tai välittäjä-aseman kautta. Optimointikriteereinä käytetään siirtonopeuden maksimointia sekä lähetystehon minimointia siirtonopeustakuilla. Nollaanpakottava sekä koordinoitu keilanmuodostus tarjoavat valinna laskennallisen kompleksisuuden, ohjaussignaloinnin sekä suorituskyvyn välillä. Välittäjä-avusteisen lähetyksen osoitetaan olevan hyödyllisiä useissa tilanteissa, kun radiorajanpinnan yli tapahtuvan signaloinnin tarve otetaan huomioon keilanmuodostuksessa. Tässä väitöskirjassa osoitetaan hajautetun keilanmuodostuksen olevan mahdollista verrattaen vähäisillä laskennallisilla resursseilla heterogeenisissä moniantennijärjestelmissä. Esitetyt menetelmät tarjoavat ratkaisuja järjestelmiin, joissa ohjaussignalointiresurssit ovat rajallisia ja radiokanava on jatkuvasti muuttuva.