Reference architectures as boundary objects in the co-engineering of system properties : An empirical study

Context:The complexity of large-scale, software-intensive systems demands collaborative efforts across engineering disciplines to assure that all system properties are correctly implemented. Effective communication and knowledge sharing among the involved engineering are critical for fostering this collaboration. As a result, engineering artifacts, such as reference architectures, play a key role as boundary objects—shared objects used by different communities to reach a mutual understanding.Objective:This study aimed to understand how engineer should utilize reference architectures as boundary objects, and explored the challenges in using them in the co-engineering of system properties.Methodology and Methods:Semi-structured interviews were conducted with 10 experts from two engineering disciplines focusing on system properties of particular importance to contemporary large-scale software-intensive systems development. To analyze the data, an abductive thematic analysis approach was used.Results:Reference architectures can be used as promoters of synergy, change, and learning by the engineers involved in the co-engineering of system properties. However, related challenges with regard to organizational contexts were identified. These findings underscore the need for further investigations into the relationship between the role of reference architectures, power, and organizational theory.QC 20251009</p

Spatial Transcriptomics across kingdoms

Understanding how organisms develop and function requires decoding the complex interactions between cellular heterogeneity and gene expression. In multicellular organisms, specialized cell types differentiate from a single origin, responding to genetic regulatory programs and environmental cues to form tissues and organs. In contrast, unicellular organisms exhibit striking functional diversity at the single-cell level and can adapt to dynamic environments through regulated gene expression programs. Recent advances in spatially resolved transcriptomics, particularly in the Spatial Transcriptomics (ST) technology, have provided critical insights into these processes, characterizing gene expression patterns and regulatory networks in unicellular and multicellular systems. This thesis leverages the ST technology to introduce methodological advancements for studying gene expression patterns across kingdoms, especially in plant development, microbial diversity, and host-microbe interactions. In Article A, we presented an automated approach for ST library preparation, improving the efficiency and reproducibility of spatial gene expression profiling. It improved ST’s scalability and robustness for large-scale studies, facilitating the analysis of spatial organization in tissue sections. For Article B, we generated a comprehensive spatiotemporal gene expression atlas for Picea abies shoot primordia, combining morphological and gene expression analysis. Through the atlas, we revealed gene expression patterns for previously unknown genes and provided initial annotations for several key developmental genes, while previously, annotations were based mainly on data from other species. Overall, this study advances our understanding of the molecular mechanisms that govern the reproductive development of conifers. In Article C, we introduced a multimodal ST approach that simultaneously captures the host transcriptome and microbial abundance. Applying this method to Arabidopsis thaliana leaves, we identified distinct microbial hotspots and examined their spatial interactions with the host, providing insights into the complex dynamics of the host-microbiome relationships. We applied the ST technology to various plankton species in Article D and generated parallel imaging and transcriptomic data. The findings offer new perspectives on these microorganisms’ cellular diversity and ecological roles and highlight the potential of array-based approaches in the study of microbial communities. In conclusion, these studies advance the spatially resolved transcriptomics field and answer questions related to gene regulation in unicellular and multicellular organisms. As such, they expand our knowledge of orchestrated gene expression patterns that underlie life at diverse biological levels. They also provide a resource for applying sustainable development goals to improve crop resilience, forestry, and disease risk.Hur organismer utvecklas och fungerar beror på komplexa interaktioner mellan cellulär heterogenitet och genuttryck. Hos flercelliga organismer så differentieras specialiserade celltyper från en gemensam ursprungscell. Genom att svara på genetiska regleringsprogram och signaler från den omgivande miljön så bildar dessa celler vävnader och organ. Samtidigt uppvisar encelliga organismer en anmärkningsvärd funktionell mångfald, då enskilda celler kan anpassa sig till dynamiska miljöer genom reglerade genuttrycksprogram. Nya framsteg inom spatialt upplöst transkriptomik, i synnerhet Spatial Transcriptomics (ST)-teknologin, har lett till avgörande insikter i dessa processer genom att kartlägga genuttrycksmönster och regulatoriska nätverk i både encelliga och flercelliga system. I denna avhandling används ST-teknologin för att introducera metodologiska framsteg för studier av genuttrycksmönster i olika biologiska riken, med särskilt fokus på utvecklingsbiologi hos växter, mikrobiell mångfald och värd-mikrobinteraktioner. I Artikel A presenterar vi en automatiserad metod för beredning av ST-bibliotek, vilket förbättrar effektiviteten och reproducerbarheten i kartläggningen av spatialt genuttryck. Det ökar skalbarhet och robusthet för storskaliga studier med ST och underlättar analysen av vävnadsorganisation i snittprover. För Artikel B skapade vi en omfattande spatiotemporal genuttrycksatlas för primordier av skott hos Picea abies där analys av morfologi och genuttryck kombinerats. Genom atlaskartläggningen avslöjade vi genuttrycksmönster för tidigare okända gener och tillhandahöll initiala annoteringar för flera viktiga utvecklingsgener, där tidigare annoteringar huvudsakligen baserades på data från andra arter. Sammanfattningsvis förbättrar denna studie vår förståelse av de molekylära mekanismer som styr barrträds reproduktiva utveckling.  I Artikel C introducerade vi en multimodal ST-metod som fångar både värdorganismens transkriptom och den omgivande mikrobiella abundansen samtidigt. Genom att applicera denna metod på blad från Arabidopsis thaliana identifierade vi distinkta mikrobiella hotspots och undersökte deras rumsliga interaktioner med värden. Detta gav insikter i den komplexa dynamik som utgör värdmikrobiomrelationer.  Vi tillämpade ST-teknologi på olika planktonarter i Artikel D, där vi parallelt producerade bild- och transkriptomikdata. Resultaten ger nya perspektiv på dessa mikroorganismers cellulära mångfald och ekologiska roller, och belyser potentialen hos array-baserade metoder för studier av mikrobiella samhällen.  Sammanfattningsvis bidrar dessa studier till framsteg inom spatialt upplöst transkriptomik och besvarar frågor om genreglering i både encelliga och flercelliga organismer. De utökar därmed vår förståelse av de koordinerade genuttrycksmönster som ligger till grund för livet. Slutligen utgör de också en resurs för att tillämpa hållbarhetsmål för att förbättra jordbrukets resiliens, skogsbruk och sjukdomsrisker.Eliöiden kehittymisen ja toiminnan ymmärtäminen edellyttää solujen heterogeenisyyden ja geeniekspression välisen monimutkaisen vuorovaikutuksen tulkintaa. Monisoluisissa eliöissä erikoistuneet solutyypit erilaistuvat yhdestä solusta ja reagoivat geneettisiin säätelyverkostoihin ja ympäristöstä tuleviin signaaleihin muodostaen solukoita ja erilaisia rakenteita. Sen sijaan yksisoluiset eliöt ovat valtavan laaja ja monimuotoinen eliöryhmä, joka pystyy sopeutumaan muuttuviin ympäristöihin geneettisten säätelyverkostojen avulla. Viimeaikainen kehitys spatiaalisessa transkriptomiikassa (ST) on paljastanut tärkeää tietoa näistä prosesseista, tunnistaen geeniekspressiomalleja ja säätelyverkostoja yksisoluisista ja monisoluisista eliöistä.  Tämä väitöskirja hyödyntää ST-teknologiaa ja esittelee uusia menetelmiä geeniekspression tutkimukseen eri eliökunnissa. Väitöskirja keskittyy erityisesti kasvien kehitysbiologiaan, mikrobien monimuotoisuuteen sekä isäntäeliön ja mikrobien välisiin vuorovaikutussuhteisiin. Artikkelissa A esittelemme automatisoidun menetelmän sekvensointikirjastojen valmistamiseen ST-teknologialla. Menetelmä parantaa ST-teknologian tehokkuutta, toistettavuutta, skaalautuvuutta ja tarkkuutta erityisesti isoihin tutkimushankkeisiin, jotka ovat tärkeitä solukkorakenteiden geeniekspressiokuvioiden ja spatiaalisten säätelyverkkojen ymmärtämiseen.  Artikkelissa B tuotimme laajan spatiotemporaalisen geeniekspressiokartaston kuusen (Picea abies) kasvusilmujen alkioille. Me yhdistimme morfologisen ja geeniekspressioanalyysin uusien kehitysbiologisesti merkittävien geenien ja niiden säätelyverkostojen tunnistamiseen. Kartaston avulla tunnistimme aiemmin tuntemattomia geenejä ja niiden geeniekspressiokuviot toimivat ensimmäisinä annotaatioina, kun aiemmin tällainen tieto on perustunut toisiin lajeihin. Tämä tutkimus edistää ymmärrystämme havupuiden lisääntymisbiologiasta ja sitä ohjaavista molekyylimenetelmistä. Artikkelissa C esittelimme multimodaalisen lähestymistavan spatiaalisen geeniekspression tutkimukseen. Menetelmän avulla pystyimme samanaikaisesti tutkimaan isäntäeliön transkriptomia ja mikrobien määrää ja monimuotoisuutta solukkoleikkeissä. Sovelsimme menetelmää lituruohon (Arabidopsis thaliana) lehdistä tehtyihin ohuisiin leikkeisiin, ja havaitsimme mikrobipesäkkeitä ja tutkimme miten ne vaikuttavat isäntäkasvin paikalliseen geeniekspressioon. Tutkimus havainnollistaa isäntäkasvin ja mikrobiomin välisiä monimutkaisia vuorovaikutuksia. Artikkelissa D sovelsimme ST-teknologiaa erilaisiin planktonlajeihin menetelmällä, joka mahdollisti näiden lajien samanaikaisen kuvaamisen ja transkriptomin tutkimisen. Tulokset perusteella saimme uutta tietoa näiden mikro-organismien monimuotoisuudesta ja ekologisista rooleista. Tulokset myös korostavat sirutekniikkaan perustuvien menetelmien mahdollisuuksia mikrobiyhteisöjen tutkimuksessa. Tähän väitöskirjaan sisältyvät tutkimukset edistävät spatiaalisen transkriptomiikan alaa ja vastaavat yksi- ja monisoluisten eliöiden geenien säätelyyn liittyviin kysymyksiin. Nämä tutkimukset laajentavat tietämystä geeniekspression säätelymekanismeista, jotka ovat kaiken biologisen elämän taustalla. Ne toimivat myös resursseina muille tutkijoille, jotka voivat käyttää tuloksia kestävän kehityksen tavoitteiden saavuttamiseksi, kuten viljelykasvien sietokyvyn, metsätalouden tehokkuuden ja tautiriskin parantamiseksi.QC 20250227</p

Multipoint measurements of solar wind magnetic holes

Magnetic holes (MH) are localized depressions of the magnetic field. They are found in various plasma environments, most commonly in the solar wind. The magnetic field direction sometimes varies across the hole, and it is common to divide MH into two categories, linear and rotational, where the first shows little to no rotation of the field. Linear MH are often in pressure balance with the surrounding plasma and can survive for long periods. It is unknown exactly where and how they are formed, but there is strong evidence that they are related to the mirror instability and waves associated with this instability. Rotational MH, on the other hand, appear as current sheet-like structures and are suggested to be related to magnetic reconnection or possibly in connection with wave activity. Both linear and rotational MH have similar properties, such as magnetic field magnitude and temporal scales. In this thesis, we use the Cluster mission, which has four spacecraft moving closely together providing multipoint measurements, to understand the phenomenon of magnetic holes better. Cluster provides over 20 years of data, with varying spacecraft spacing. Sometimes, the spacing of the satellites is such that one satellite is located in the solar wind while another is in the magnetosheath. In these instances, we have identified the same MH in the solar wind and later in the magnetosheath, suggesting they can cross the bowshock (Paper I). Using the Cluster database, we have identified times when the same MH was observed with all four spacecraft. Applying a timing analysis on a subset of these, we have derived their velocity, and conclude that they are convected with the solar wind speed (Paper II). When the same MH is observed by all four satellites in the solar wind, based on the spacecraft separation, one has four measuring points separated by distances comparable to the size of the MH. These observations can be combined with a local coordinate transformation and a model to estimate the scales of the MH and derive information about the three-dimensional morphology of MH (PaperIII). A large number of events were identified, and the results were combined to provide a statistical analysis of the morphology of solar wind magneticholes (Paper IV).Magnetiska hål (MH) är lokaliserade reduktioner av magnetfältet. De finns i olika plasmamiljöer, oftast i solvinden. Det magnetiska fältets riktning varierar ibland över hålet, och det är vanligt att dela in MH i två kategorier, linjära och roterande, där den första visar liten eller ingen rotation av fältet. Linjära MH är ofta i tryckbalans med omgivande plasma och kan överleva under långa perioder. Det är okänt exakt var och hur de bildas, men det finns starka bevis för att de är relaterade till spegelinstabiliteten och vågor associerade med denna instabilitet. Roterande MH, å andra sidan, uppträder som strömskiktliknande strukturer och föreslås vara relaterade till magnetisk omkoppling eller möjligen till vågaktivitet. Både linjära och roterande MH har liknande egenskaper, såsom magnetfältets styrka och tidsskalor. I den här avhandlingen använder vi Cluster-missionen, som har fyra satelliter som rör sig tätt tillsammans och ger flerpunktsmätningar, för att förstå fenomenet magnetiska hål bättre. Cluster tillhandahåller över 20 års data, med varierande avstånd mellan satelliterna. Ibland är avståndet mellan satelliterna sådan att den ena satelliten befinner sig i solvinden medan en andra är i magnetoskiktet. I dessa fall har vi identifierat samma MH i solvinden och senare i magnetoskiktet, vilket tyder på att de kan korsa bogchocken (PaperI). Med hjälp av Cluster-databasen har vi identifierat tillfällen då samma MH observerades med alla fyra satelliter. Genom att tillämpa en tidsanalys på en delmängd av dessa har vi härlett deras hastighet och drar slutsatsen att de konvekteras med solvindens hastighet (Paper II). När samma MH observeras av alla fyra satelliterna i solvinden, baserat på rymdfarkostens separation, har man fyra mätpunkter åtskilda av avstånd jämförbara med storleken på MH. Dessa observationer kan kombineras med en lokal koordinattransformation och en modell för att uppskatta skalstorlekarna för MH och härleda information om MH tredimensionella morfologi (Paper III). Ett stort antal händelser identifierades, och resultaten kombinerades för att ge en statistisk analys av morfologin för solvindens magnetiska hål (Paper IV).QC 20250312</p

Simulation based evaluation of fixturing and substrate effects on distortion in laser wire DED process

Laser Wire Directed Energy Deposition (DED) is an emerging AM technology known for its ability to produce large metal components with material efficiency and design flexibility. However, one of the main challenges in adopting this technology is distortion and residual stress induced during the thermal cycling of the deposition process. These issues can compromise geometric accuracy, structural integrity, and the mechanical performance of the built components, particularly in aerospace applications where precision matters. This thesis focuses on investigating the laser wire DED process using a finite element simulation approach, with the aim of reducing substrate distortion and residual stresses through strategic fixturing and substrate designs. A simulation-based approach using Simufact Welding is used to analyze various clamping and substrate configurations. These configurations are evaluated according to established success criteria, which include axial deformation (Z-displacement), residual stress trends, and process stability. The findings indicate the predicted outcome on various fixturing and substrate configurations that can potentially reduce distortion by improving heat dissipation and mechanical support during and after deposition. A comparative analysis of different configurations showed distinct trends in how changes to boundary conditions and substrate design influence deformation behavior. The results offer valuable design strategies for reducing residual stress-induced failures and improving dimensional accuracy in DED-manufactured large components. In practical terms, this research offers a simulation workflow and practical guidelines for fixturing and substrate design, which supports a more reliable DED process in industrial settings, particularly for aerospace and high-performance structural applications. Overall, the study lays the foundation for future development and validation of more intricate multi-layer deposition by bridging the gap between simulation and real-world application. Lasertrådsstyrd energideponering (DED) är en framväxande AM-teknik känd för sin förmåga att producera stora metallkomponenter med materialeffektivitet och designflexibilitet. En av de största utmaningarna med att använda denna teknik är dock distorsion och restspänning som induceras under den termiska cykeln av deponeringsprocessen. Dessa problem kan äventyra geometrisk noggrannhet, strukturell integritet och den mekaniska prestandan hos de inbyggda komponenterna, särskilt inom flyg- och rymdapplikationer där precision är viktig. Denna avhandling fokuserar på att undersöka den lasertrådsstyrda energideponeringsprocessen (DED) med hjälp av en finit elementsimuleringsmetod, i syfte att minska substratdistorsion och restspänningar genom strategisk fixtur- och substratdesign. En simuleringsbaserad metod används där Simufact Welding utnyttjas för att analysera olika kläm- och substratkonfigurationer. Dessa konfigurationer utvärderas enligt fastställda framgångskriterier, vilka inkluderar axiell deformation (Z-förskjutning), restspänningstrender och process stabilitet. Resultaten indikerar det förutspådda resultatet för olika fixtur- och substratkonfigurationer. Potentiellt kan distorsion minska genom att värmeavledningen förbättras och det mekaniska stödet under och efter deponering stärks. En jämförande analys av olika konfigurationer visade tydliga trender i hur förändringar i randvillkor och substratdesign påverkar deformationsbeteendet. Resultaten erbjuder värdefulla designstrategier för att minska kvarvarande spänningsinducerade fel och förbättra dimensionsnoggrannheten i DED-tillverkade stora komponenter. I praktiken erbjuder denna forskning ett simuleringsarbetsflöde och praktiska riktlinjer för fixturering och substratdesign, vilket stöder en mer tillförlitlig DED-process i industriella miljöer, särskilt för flyg- och högpresterande strukturella tillämpningar. Sammantaget lägger studien grunden för framtida utveckling och validering av mer komplicerad flerskiktsdeponering genom att överbrygga klyftan mellan simulering och verklig tillämpning.

Structural design, degradation and condition assessment of cycle paths

A shift in modal share from car driving to cycling has many benefits, e.g., health benefits from increased physical activity and less pollution and congestion. A smooth cycle path surface with sufficient friction is important for cyclist traffic safety, comfort and level of service. Cracks and surface unevenness are frequent maintenance-related deficiencies associated with the degradation of the structure. A purpose of this thesis is to identify degradation factors specific for cycle paths, through a state-of-the-art literature review. The review is complemented by four appended papers. Paper A analyses the stated distress modes and causes reported on Swedish municipal cycle paths with respect to climatic and population data. Paper B evaluates a novel method for condition assessments on cycle paths related to cycling comfort—the Bicycle Measurement Trailer. PaperC proposes alternative deflection bowl parameters for structural evaluation of cycle paths from in-situ falling weight deflectometer and light weight deflectometer measurements. Paper D reports on the results of full-scale testing on instrumented cycle path structures. The main results from the papers indicate that surface roughness and unevenness, longitudinal cracks and edge deformations are the most common distress modes. The main reasons behind this distress are structural interventions, tree roots, frost heave and heavy vehicles. The load-bearing capacity close to the pavement edge and at increased moisture content is reduced. The proposed alternative approaches for cycle path condition assessment were able to assess the surface roughness and evenness, along with the structural condition, for practical applications on the investigated cycle paths. The conclusions of the thesis suggest that the structural design principles for cycle paths in the Swedish structural design manual needs to be updated. Models that better describe the behaviour of thin-surfaced asphalt pavements, especially with respect to climate, should be developed. More studies are recommended to validate the proposed condition assessment approaches.En förflyttning av bilresor till cykeltrafik har många fördelar, t.ex. förbättrad folkhälsa genom ökad fysisk aktivitet och minskade föroreningar och trängsel. En slät yta med adekvat friktion är viktigt för cyklisternas trafiksäkerhet, komfort och framkomlighet. Sprickor och ojämnheter är vanligt förekommande underhållsrelaterade brister som är kopplade till cykelvägens nedbrytning. Ett syfte med den här avhandlingen är att identifiera specifika nedbrytningsfaktorer för cykelvägar. Det görs genom en litteraturgenomgång och fyra vetenskapliga artiklar. Paper A analyserar skador och skadeorsaker, som rapporterats av svenska kommuner, med avseende på klimat och befolkningsdata. Paper B utvärderar en ny metod för tillståndsbedömningar av cykelvägar som beaktar cyklisters komfort—Cykelmätvagnen. Paper C föreslår en uppsättning alternativa deflektions bassängparametrar för hållfasthetsutvärdering av cykelvägar baserat på fältundersökning med fallviktsmätningar. Paper D rapporterar resultat från fullskaligare sponsmätningar på instrumenterade cykelvägskonstruktioner. Huvudresultaten från artiklarna indikerar att lokala ojämnheter, längsgående sprickor och kantdeformationer är de vanligaste skadetyperna. De vanligaste bakomliggande orsakerna uppges vara avgrävningar, trädrötter, tjällyft och tunga fordon. Cykelvägens bärförmåga minskar i närheten av cykelvägskanten och vid ett ökat fuktinehåll i konstruktionen. De föreslagna metoderna för tillståndsbedömning av cykelvägar visade sig kunna bedöma cykelvägytornas textur och jämnhet samt det strukturella tillståndet på ett bra sätt för de undersökta cykelvägarna. Avhandlingens slutsatser poängterar att principerna för dimensionering av cykelvägar enligt Trafikverkets krav eller rekommendationer bör uppdateras. Modeller som bättre beskriver tunna asfaltkonstruktioners beteende bör utvecklas, speciellt när det gäller hur de påverkas av klimatfaktorer. Mer studier behövs för att validera de föreslagna tillstånds bedömningsmetoderna.QC 20250429</p

Image-Based Dimensional Measurement of 3D Printed Features

This thesis develops a practical, end-to-end framework for image-based dimensional measurement of additively manufactured parts, aimed at closing the “metrology gap” between slow, high-accuracy systems and fast but operator-dependent manual tools. Using a digital microscope and, for larger features, an optional standard camera the approach converts high-resolution images into millimetre-level measurements through a calibrated MATLAB pipeline that combines robust preprocessing (CLAHE), adaptive thresholding, and morphological refinement for reliable segmentation. A compact, custom-trained CNN acts as a feature router, classifying regions as circles, rectangles, or squares and dispatching them to shape-specific geometric routines. The workflow spans image capture, interactive calibration, automated measurement, accuracy evaluation against ground truth (calipers and CAD), and consolidated PDF reporting, and it includes a module for incremental finetuning to improve the classifier with new data. Design choices are justified with clear engineering rationale, and known challenges in optical metrology lighting variability, specular reflection, and threshold sensitivity are mitigated with explicit countermeasures. The validation programme quantifies performance in terms of accuracy, repeatability across sessions, and a formal measurement-uncertainty analysis aligned with international GUM guidance. The result is a fast, low-cost, and repeatable alternative suitable for integration into industrial quality-control workflows, documented to ensure transparency, reproducibility, and future extensibility. Detta examensarbete utvecklar ett praktiskt, end-to-end-ramverk för bildbaserad dimensionsmätning av additivt tillverkade komponenter och adresserar det ”metrologiska gapet” mellan långsamma, högprecisa system och snabba men operatörsberoende manuella metoder. Med ett digitalt mikroskop och, för större detaljer, en standardkamera omvandlas högupplösta bilder till mätningar på millimeternivå via en kalibrerad MATLAB-pipeline som kombinerar robust förbehandling (CLAHE, Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization), adaptiv tröskling och morfologisk filtrering för säker segmentering. Ett kompakt, egenutbildat CNN fungerar som en funktionsrouter: det klassificerar segmenterade regioner som cirklar, rektanglar eller kvadrater och skickar dem vidare till formspecifika geometriska mätrutiner. Arbetsflödet omfattar bildfångst, interaktiv kalibrering, automatiserad mätning, noggrannhetsjämförelse mot referenser (skjutmått och CAD) samt sammanställd PDF-rapportering, och inkluderar en modul för inkrementell finjustering som förbättrar klassificeraren med ny data. Designvalen motiveras med tydlig ingenjörsrational, och kända utmaningar inom optisk metrologi belysningsvariationer, speglande reflexer och tröskelkänslighet hanteras med explicita motåtgärder. Valideringsupplägget kvantifierar prestanda i termer av noggrannhet, repeterbarhet över flera mätomgångar och en formell osäkerhetsanalys i linje med de internationella GUMriktlinjerna. Resultatet är ett snabbt, kostnadseffektivt och repeterbart alternativ som lämpar sig för integration i industriella kvalitetskontrollflöden, dokumenterat för transparens, reproducerbarhet och framtida vidareutveckling.

Crime Concentration at Buildings: Nordic Evidence on the Impact of Housing Ownership on Crime

This study examines the concentration of crime at residential buildings and investigates whether housing ownership has an impact on such a concentration. Using Geographic Information Systems (GIS), police-recorded crime data were geocoded at the building level and combined with socio-demographic and land use variables in Poisson regression models. The results indicate that a small percentage of buildings is responsible for a large proportion of crimes. This pattern persists even after offences are standardised by the number of apartments. Buildings under private housing ownership are generally associated with lower crime levels than those under rental; however, this relationship is not uniform across private housing companies and different types of crime. Findings point to the need for further research into how building-level management practices interact with neighbourhood-wide policing strategies and other micro-level factors, such as a building’s design, location, and accessibility, in shaping crime outcomes.QC 20251205</p

GNN-drivna inlärda preconditioners för linjära system

The rapid growth of Artificial Intelligence has increased the demand for parallelized computational infrastructure, which has intensified the interest in finding optimization methods for solving linear systems that integrate seamlessly into such infrastructures. The applications include scientific computing, finance, wireless communication (e.g., MIMO detection), etc. In wireless communication, low-latency solutions are critical (millisecond scale), which calls for very efficient solvers. Existing methods rely heavily on matrix inverses, which scale poorly with increased system dimensions and are not parallelizable, which limits the latency and potential to be usedin parallelized computational infrastructure. This thesis instead proposes a hybrid approach that merges iterative solvers, the Neumann series, and Graph Neural Networks (GNNs) to make the solver parallelizable and have better scaling capabilities. We propose using the gradient descent algorithm as the iterative solver, which, for ill-conditioned systems, convergence is prohibitively slow, especially in low-latency environments. To combat this, we precondition the linear system, where the optimal preconditioner is the inverse of the Hessian of the objective function. In this thesis, we propose to use the Neumann series to estimate this inverse, using a neurally-enhanced seed matrix from a GNN to accelerate convergence. While this approach will not have lower inherent complexity than the exact solvers, it does offer full parallelizability, as it only consists of matrix multiplications; therefore, it has the potential to be more computationally efficient on parallelized computationinfrastructure.  The method demonstrates consistent improvements: an 80-90% reduction in the condition number over the non-conditioned system (with order 3 Neumann series) and a 30-70% reduction over the naive methods of choosing the seed matrix. However, the performance of the model degrades for ill- conditioned systems (κ &gt; 103), requiring much higher-order Neumann approximations to yield acceptable results (order &gt; 255). While the proposedmodel provides a good starting point for finding a parallelizable solver, more work is needed to determine the practical feasibility and overcome the performance degradation for ill-conditioned systems.Den snabba tillväxten av Artificiell Intelligens har ökat efterfrågan för parallelliserbar beräkningsinfrastruktur, vilket har intensifierat intresset att hitta optimeringsmetoder för linjära system som kan integreras sömlöst i sådan infrastruktur. Tillämpningsområdena inkluderar vetenskaplig beräkning, finans, trådlös kommunikation (t.ex. MIMO detektion), mm. I trådlös kommunikation, är låg latens avgörande (på millisekundnivå), vilket resulterar i behovet av effektiva metoder. Befintliga metoder kräver matris inverser, som skalar dåligt med ökande systemdimensioner and är inte parallelliserbara, vilket begränsar latensen och möjligheterna att användas i parallelliserbar beräkningsinfrastruktur. Denna avhandling föreslår istället en hybrid metod som kombinerar, iterativa metoder, Neumannserien, och Grafneuronätverk (GNN), för att göra lösaren mer parallelliserbar och med bättre skalningsegenskaper. Vi föreslår att använda gradientdescent-algoritmen som iterativa metod, vilken, för dåligt konditionerade system, kommer konvergensen vara oacceptabelt långsam, speciellt för användningsområden som kräver låg latens. För att motverka detta, så förkonditionerar vi systemet, där den optimala förkonditioneraren är inversen av Hessianen av funktionen som ska minimeras. Vi föreslår i denna avhandling användningen av Neumannserien för att estimera inversen, genom att använda en seed-matris som är generad av ett GNN för att accelerera konvergensen. Även om detta tillvägagångssätt inte kommer att ha en lägre beräkningskomplexitet, så har den möjligheten att vara mer beräkningseffektiv på parallelliserbar beräkningsinfrastruktur. Metoden demonstrerar en konsekvent förbättring: en minskning av 80-90% av konditionstalet över det ickekonditionerade systemet (med tredje gradens Neumannserie), och 30-70% minskning över naiva metoder att bestämma seed-matrisen. Dock, modelens prestanda försämras kraftigt för dåligt konditionerade system (κ &gt; 103), vilket leder till att det krävs högre ordningens Neumannserie för att nå acceptabel prestanda (order &gt; 255). Trots att den föreslagna modelen är en bra början mot målet att hitta en parallelliserbar lösare, mer arbete krävs för att fastställa huruvida modelen är praktiskt användbar, och hitta sätt att motverka den prestandaförsämringen för dåligt konditionerade system

Mikroskopibild-baserad Estimering av Postmortala Intervallet för Människokadaver

Estimation of the time since death, or the postmortem interval, of a human cadaver is subject to inaccuracies when using mathematical models based on traditional decomposition stages of the body. Utilizing timedependent changes in microbial communities on various sites of the body, recent studies show successful results mainly through DNA sequencing. In this thesis, a method is developed using microscopy images of microbes sampled from human cadavers as input data. We wish to reduce extensive intermediate steps needed to ”handcraft” data to estimation functions by deriving predictive functions that learn to correlate relative abundance of morphological profiles of microbes to the postmortem interval without explicit programming. As the postmortem interval is measured in days, we take on the perspective of an image classifier based on supervised learning, leading to the implementation of convolutional neural network models. Applying transfer learning, EfficientNetB0, ResNet50 and InceptionV3 are used as pretrained base models, compared on two sessions of image sample datasets of different sizes, OLD- and NEW session, by being trained and validated on 80% and 20% of the data respectively. The models are compared using analysis of the accuracy, precision, recall, F1 score and a confusion matrix showcasing all predictions made on the validation images. The best model trained on OLD session, EfficeintNetB0, then makes postmortem interval predictions on image data from a completely unencountered cadaver. The results show that the best model initially has sufficient accuracy on unencountered validation images from cadavers that had other images included the training data but is significantly reduced when exposed to a larger dataset, especially when being tested on a new cadaver. Modifying the model configuration by, for instance, regularization implies that more extensive neural network training would be fruitful to better estimate the postmortem interval but that the main objective is to standardize the data collection scheme to gain control of the concentration of biological material in each sample.Uppskattning av tid sedan dödsfall, det postmortala intervallet, har traditionellt gjorts med hjälp av matematiska modeller som grundar sig i människokroppens nedbrytningsstadier vilket har orsakat osäkerheter. Ny forskning har visat goda resultat genom analys av mikrobiella samhällen som förändras över tid på olika delar av kroppen, framför allt med hjälp av DNA-sekvensering. Denna uppsats presenterar en metod baserad på mikroskopibilder av mikrober från människokadaver, där bilderna blir indata till en prediktiv modell. Målet är att minska omfattande mellansteg i utredningsprocesser där data framställs manuellt genom att låta modellen själv lära sig kopplingen mellan mikrobers morfologiska egenskaper och det postmortala intervallet. Genom att se problemet som bildklassificering där varje klass är en dag sedan dödfsfall, tillämpar vi övervakat lärande i form av neurala faltningsnätverk. I genomförandet använder vi transfer learning på EfficientNetB0, ResNet50 och InceptionV3 som fungerar som förtränade basmodeller. Dessa jämförs på två datamängder av olika storlek, OLD- och NEW-session, där 80% av bilderna används för träning och 20% för validering. Prestandan utvärderas med träffsäkerhet (accuracy), precision, recall, F1-värdet samt en confusion matrix som visar samtliga gissningar av postmortala intervallet på valideringsdatan. Den modell som presterar bäst på OLD session, EfficeintNetB0, testas därefter på bildmaterial från ett helt nytt kadaver som inte förekommit i någon av träningssessionerna, i syfte att undersöka modellens förmåga att generalisera. Resultaten visar att modellen nått god noggrannhet på valideringsbilder från kadaver som har andra bilder med i träningsdatan, men att träffsäkerheten försämras markant vid utökade dataset — särskilt när man testar på ett helt nytt kadaver. Förändringar i modellens konfiguration, såsom regularisering, tyder på att mer omfattande träning skulle kunna förbättra klassifikationerna, men den viktigaste slutsatsen är att datainsamlingen behöver standardiseras så att koncentrationen av biologiskt material i olika prover bättre kan kontrolleras

Studie av vortexaerodynamik för sammansatta deltavingar genome CFD och vindtunneltestning

The SOAR2 is a modern aircraft with a chined forebody and a double deltawing configuration. It is originally developed by Saab as a loyal wing man,but published as an open research model. The vortices coming off the forebodyand wings interact with the tailfins at high angles of attack, causing a pitch-up divergence. This phenomenon is investigated through wind tunnel loadexperiments, flowfield mapping, and numerical simulations.Three potential solutions are tested: a smoothing of the wing kink, addinga negative swept leading edge root extension (NLERX), and a combination ofthe two. Both quantitative moment analyses and qualitative flow field analysesare conducted.It is found that a smooth kink transition has a positive effect on the pitchmoment divergence angle, with minimal effect on other parameters.SOAR2 är ett modernt flygplan med en fasetterad framkropp och endubbel deltavingekonfiguration, ursprungligen utvecklad av Saab som en lojalföljeslagare men publicerad som en öppen forskningsmodell. Virvlarna somuppstår från framkroppen och vingarna interagerar med stjärtfenorna vid högaanfallsvinklar, vilket orsakar en pitch-up-divergens. Detta fenomen undersöksgenom vindtunneltester av laster, flödesfältskartering och numeriska simule-ringar.Tre möjliga lösningar testas: en utjämning av vingknäet, tillägg av ennegativt svept vingrotsförlängning (NLERX) samt en kombination av de två.Både kvantitativa momentanalyser och kvalitativa flödesfältsanalyser utförs.Resultaten visar att en mjukare övergång i vingknäet har en positiveffekt på pitchmomentets divergensvinkel, med minimal inverkan på övrigaparametrar