Abstract This thesis explores the sociocultural processes shaping the design, adoption and use of new urban technology in the city of Oulu in northern Finland. The exploration is conducted at experiential level focusing on people’s personal perspectives which allows uncovering underlying cultural meanings, social structures and historically formed practices and discourses. The unique case for the thesis is provided by the recent technological development in Oulu that has been shaped by agendas such as ubiquitous computing and smart cities. The thesis first investigates in-depth the design process of the new urban technology, and also compares the visions of the designers and decision-makers with the practices and perspectives of the city inhabitants. Then, the adoption process of public urban technologies is studied in detail by constructing a conceptual appropriation model. Finally, the effects of the northern location of Oulu on the design and use of the urban technology are scrutinized. The research is based on empirical, qualitative research materials comparing the experiences of young adult and elderly city inhabitants; in addition, quantitative use data of urban technologies is utilized to provide an overview on the use trends. The key findings indicate that the design and decisions concerning novel technologies and the outcome are shaped by complex sociomaterial practices based on experiences from previous similar projects, and on certain preconceptions about the city inhabitants and technology’s role in the cityscape. Different people have differing power positions in relation to the development of the urban public places, and technology implementation can marginalize some segments of city inhabitants. Further, the adoption of novel urban technologies is found to depend heavily on the norms of public places and people’s long-term experiences of technology use. Finally, climate, ICT use and sociocultural context are shown to be profoundly interconnected, and thus, urban computing design must reconsider the situatedness of technology. These findings call for further sociocultural studies on future smart cities. / Tiivistelmä Väitöskirja tarkastelee sosiokulttuurisia tekijöitä, jotka ovat vaikuttaneet uuden kaupunkiteknologian suunnitteluun, omaksumiseen ja käyttöön Pohjois-Suomessa Oulussa. Tutkimus keskittyy ihmisten kokemukselliseen tasoon, jonka kautta on mahdollista hahmottaa kulttuurisia merkityksiä, sosiaalisia rakenteita sekä historiallisesti muotoutuneita käytäntöjä ja diskursseja. Tutkimuksen taustalla on Oulun viime vuosien teknologinen kehitys, joka osaltaan perustuu visioihin älykaupungista ja kaupunkitilaan sulautetusta jokapaikan tietotekniikasta. Tutkimus tarkastelee aluksi uuden kaupunkiteknologian suunnitteluprosessia, ja peilaa lisäksi suunnittelijoiden ja päättäjien visioita kaupunkilaisten käytäntöihin ja näkökulmiin. Seuraavaksi julkisten kaupunkiteknologioiden käyttöönottoa jäljitetään rakentamalla malli, joka kuvaa omaksumisprosesseja. Lopuksi selvitetään Oulun pohjoisen sijainnin vaikutusta teknologian suunnitteluun ja käyttöön. Tutkimus perustuu empiirisiin, laadullisiin tutkimusaineistoihin, joiden avulla tutkitaan ja vertaillaan nuorten aikuisten ja ikääntyneiden kaupunkilaisten kokemuksia. Lisäksi käytetään määrällistä aineistoa kuvaamaan kaupunkiteknologioiden käytön kehityssuuntia. Väitöskirjan mukaan kaupunkiteknologioita koskevat päätökset ja lopputulos ovat monimutkaisten sosiaalis-materiaalisten käytäntöjen muovaavia. Käytäntöjen taustalla ovat kokemukset samankaltaisista projekteista sekä ennakkokäsitykset kaupunkilaisista ja teknologian roolista kaupunkitilassa. Tutkimus valottaa ihmisten erilaisia valta-asemia kaupunkien kehityksessä ja tuo esiin, miten teknologia voi marginalisoida joitakin ihmisryhmiä. Tutkimus osoittaa, miten julkisten paikkojen normit ja pitkän ajan kuluessa muovautuneet teknologiakokemukset vaikuttavat uusien kaupunkiteknologioiden omaksumiseen. Lisäksi todetaan ilmaston, tieto- ja viestintätekniikan käytön ja sosiokulttuurisen kontekstin vahva yhteys, jonka vuoksi alan tutkimuksen tulisi arvioida uudelleen teknologian paikkasidonnaisuutta. Tulokset osoittavat, että sosiokulttuurista tutkimusta älykaupungeista tarvitaan lisää.

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 Energy efficiency is a powerful measure for promoting sustainability in technological evolution and ensuring feasible battery life of end-user devices in mobile computing. Peer-to-peer technology provides decentralized and self-organizing architecture for distributing content between devices in networks that scale up almost infinitely. However, peer-to-peer networking may require lots of resources from peer nodes, which in turn may lead to increased energy consumption on mobile devices. For this reason, peer-to-peer networking has so far been considered unfeasible for mobile environment. This thesis makes several contributions towards enabling energy-aware peer-to-peer networking in mobile environments. First, an empirical study is conducted to understand the energy consumption characteristics of radio interfaces and typical composition of traffic in structured peer-to-peer networks. This is done in order to identify the most essential obstacles for utilizing peer-to-peer technology in mobile environments. Second, the e-Aware model for estimating the energy consumption of a mobile device is developed and empirically verified to achieve 3-21% error in comparison to real-life measurements. Third, the e-Mon model for the energy-aware load monitoring of peer nodes is developed and demonstrated to improve the battery life of mobile peer nodes up to 470%. Fourth, the ADHT concept of mobile agent based virtual peers is proposed for sharing the peer responsibilities between peer nodes in a subnet so that they can participate in a peer-to-peer overlay without compromising their battery life. The results give valuable insight into implementing energy-efficient peer-to-peer systems in mobile environments. The e-Aware energy consumption model accelerates the development of energy-efficient networking solutions by reducing the need for time-consuming iterations between system development and evaluations with real-life networks and devices. The e-Mon load monitoring model facilitates the participation of battery-powered devices in peer-to-peer and other distributed networks by enabling energy-aware load balancing where energy-critical mobile nodes carry less load than other nodes. The ADHT facilitates the participation of constrained-capacity wireless devices, such as machine-to-machine nodes, in a peer-to-peer network by allowing them to sleep for most of their time. / Tiivistelmä Energiatehokkuus on kustannustehokas tapa vähentää päätelaitteiden käytön aiheuttamia kasvihuonepäästöjä sekä parantaa niiden akunkestoa. Vertaisverkkoteknologia tarjoaa hajautetun, itseorganisoituvan, sekä lähes rajattomasti skaalautuvan verkkoarkkitehtuurin päätelaitteiden väliseen tallennustilan, mediasisältöjen ja tietoliikennekapasiteetin suorajakamiseen. Vertaisverkkojen suurin heikkous mobiilikäytön näkökulmasta on niiden päätelaitteille aiheuttama ylimääräinen kuormitus, mikä näkyy lisääntyneenä energiankulutuksena. Tässä väitöskirjassa on tutkittu mekanismeja vertaisverkon päätelaitteiden energiatehokkuuden parantamiseksi, tavoitteena riittävä akunkesto mobiilikäytössä. Aluksi työssä tutkittiin empiirisesti langattomien verkkojen mobiilipäätelaitteille aiheuttamaa energiankulutusta sekä rakenteellisten vertaisverkkojen vertaispäätelaitteille aiheuttamaa liikennekuormitusta. Tavoitteena oli muodostaa käsitys suurimmista haasteista mobiililaitteiden käytölle vertaisverkoissa. Seuraavaksi mobiiliverkkojen energiankulutusta koskevasta havaintoaineistosta muodostettiin energiankulutusmalli, e-Aware, jolla voitiin arvioida mobiilipäätelaitteen energiankulutusta erilaisilla verkon liikenneprofiileilla. Mallilla saavutettiin parhaimmillaan kolmen prosentin keskimääräinen virhe. Kolmannessa vaiheessa kehitettiin energiatietoinen kuormanseurantamalli, e-Mon, jota käyttäen saavutettiin jopa 470 % lisäys mobiilin vertaispäätelaitteen akunkestoon. Viimeisessä vaiheessa kehitettiin ADHT-konsepti, joka on uudentyyppinen tapa jakaa vertaispäätelaitteiden kuormaa usean saman verkkoklusterin päätelaitteen kesken käyttäen laitteesta toiseen kiertävää mobiiliagenttia. Väitöskirjan tulokset osoittavat että mobiililaitteiden energiatehokkuutta vertaisverkoissa pystytään olennaisesti parantamaan energiatietoisia kuormanjakomekanismeja käyttäen. Työssä kehitetty e-Aware nopeuttaa energiatehokkaiden hajautettujen järjestelmien kehitystyötä tarjoamalla tehokkaan työkalun järjestelmän energiankulutuksen arvioimiseen jo kehitysvaiheessa. e-Mon mahdollistaa energiatietoisen kuormanjaon vertaisverkoissa tarjoamalla tarvittavan kuormanseurantamallin. ADHT puolestaan tarjoaa uudenlaisen tavan vähentää vertaisverkkojen aiheuttamaa päätelaitekuormitusta hyödyntäen maksimaalisesti rajoitetun kapasiteetin laitteiden unitilojen käyttöön perustuvaa energiankulutusoptimointia.

Abstract The purpose of this study was to investigate the quality of displays at radiology departments and healthcare centers, viewing conditions, quality control practices and user experiences of viewing radiological images from displays during 2007. The study aimed to provide guidelines to improving the quality of image viewing from displays and viewing conditions in healthcare. The data was gathered from radiology departments at university hospitals in Finland and healthcare centers in the treatment area of responsibility of the Oulu University Hospital. Display technology, quality control practices and users experiences of viewing were determined using questionnaires. Technical measurements were performed in order to acquire information on displays performance and viewing conditions. In addition, observation was used to evaluate viewing conditions. Almost all displays at radiological departments were applicable for diagnostics. At healthcare centers all displays were inapplicable for diagnostics. Both organization groups had displays using obsolete cathode ray tube technology and these displays did not pass current acceptance criteria. Most radiology departments had viewing conditions which were compatible with existing guidelines, whereas at healthcare centers lighting conditions were too bright for viewing radiological images from displays. Acceptance testing was done only for few of the displays and quality control was not performed regularly. Personnel responsible for quality assurance felt they were provided with inadequate resources for performing display quality control. Clinicians at healthcare centers did not identify the poor performance of displays. Radiologists and clinicians at healthcare centers rarely performed quality assurance for displays. The quality of displays, viewing conditions and the assessment of display performance at healthcare organizations was not at the level required by the existing guidelines. Both the cathode ray tube displays and uncalibrated liquid crystal displays should either be replaced with new ones or calibrated. Lighting and positioning of displays ought to be rearranged in order to diminish reflections. Furthermore, doctors ought to be able to rearrange lighting conditions with ease. More resources ought to be directed to display quality control and different quality control practices should be unified. Both the users and the quality control personnel should also be provided with more training in display quality control. Regular display quality control should be extended to all healthcare organizations. Clinicians working at healthcare centers should be provided with adequate training in the use of image viewing software. / Tiivistelmä Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää vuoden 2007 aikana radiologisten yksiköiden ja terveyskeskusten radiologisten kuvien katseluun tarkoitettujen näyttöjen laatu, kuvankatseluolosuhteet ja laadunvalvontakäytännöt sekä käyttäjien kokemuksia röntgenkuvien katselusta näytöiltä. Tutkimuksen tavoitteena oli antaa toimenpide-ehdotuksia kuvankatselun ja kuvankatseluolosuhteiden kehittämiseksi terveydenhuollossa. Aineisto muodostui otoksesta viiden yliopistollisen sairaalan radiologisista yksiköistä ja Oulun yliopistollisen sairaalan erityisvastuualueen terveyskeskuksista. Näyttöjen laitekanta, laadunvalvontakäytännöt ja lääkäreiden kokemuksia näyttötyöskentelystä selvitettiin kyselyllä. Mittausten ja havainnoinnin avulla saatiin tietoa näyttöjen suorituskyvystä ja kuvankatselutilojen valaistusolosuhteista. Radiologisten yksiköiden näytöt olivat teknisesti pääosin radiologisista kuvista tehtävään diagnostiikkaan soveltuvia. Terveyskeskuksissa käytettiin näyttöjä, jotka eivät soveltuneet diagnostiikkaan. Molemmissa ryhmissä poistuvaan katodisadeputkitekniikkaan perustuvia näyttöjä oli vielä käytössä, eikä yksikään mitatuista näytöistä saavuttanut hyväksyttävyyskriteereitä kaikkien suorituskyvyn mittaustulosten osalta. Suurimmassa osassa radiologisten yksiköiden työpisteissä huoneen valaistus oli suositusten mukainen, kun taas terveyskeskuksissa huoneiden valaistus oli liian voimakas radiologisten kuvien katseluun käytetyillä näytöillä. Vastaanottotarkastus oli tehty vain pienelle osalle näytöistä ja säännöllistä laadunvalvontaa tehtiin näytöille vähän. Laadunvalvojat kokivat resurssit riittämättömiksi näyttöjen laadunvalvontaan. Terveyskeskuslääkärit eivät itse tunnistaneet näytön huonoa suorituskykyä. Radiologit ja terveyskeskuslääkärit tekivät laadunvalvontaa käyttämilleen näytöille hyvin vähän. Tutkimuksen kohteena olleissa radiologisissa yksiköissä ja terveyskeskuksissa röntgenkuvien katseluun tarkoitettujen näyttöjen laatu, valaistusolosuhteet ja laadunvalvonta eivät vastanneet suosituksia. Katodisädeputkinäytöt ja kalibroimattomat nestekidenäytöt tulisi vaihtaa uusiin tai kalibroida. Valaistusta ja näyttöjen sijoittelua tulisi muuttaa heijastusten vähentämiseksi. Lisäksi lääkärillä tulisi olla mahdollisuus muuttaa valaistusta helposti. Näyttöjen laadunvalvontaan tulisi saada enemmän resursseja, laadunvalvontakäytännöt tulisi yhtenäistää ja käyttäjille sekä laadunvalvojille tulisi antaa lisää koulutusta näyttöjen laadunvalvontaan. Säännöllinen näyttöjen laadunvalvonta tulisi ulottaa kaikkiin terveydenhuollon organisaatioihin. Terveyskeskuslääkäreille tulisi antaa koulutusta kuvankatseluohjelmien käyttöön.