Kin selection, social polymorphism, and reproductive allocation in ants

Social groups are common across animal species. The reasons for grouping are straightforward when all individuals gain directly from cooperating. However, the situation becomes more complex when helping entails costs to the personal reproduction of individuals. Kin selection theory has offered a fruitful framework to explain such cooperation by stating that individuals may spread their genes not only through their own reproduction, but also by helping related individuals reproduce. However, kin selection theory also implicitly predicts conflicts when groups consist of non-clonal individuals, i.e. relatedness is less than one. Then, individual interests are not perfectly aligned, and each individual is predicted to favour the propagation of their own genome over others. Social insects provide a solid study system to study the interplay between cooperation and conflict. Breeding systems in social insects range from solitary breeding to eusocial colonies displaying complete division of reproduction between the fertile queen and the sterile worker caste. Within colonies, additional variation is provided by the presence of several reproductive individuals. In many species, the queen mates multiply, which causes the colony to consist of half-sib instead of full-sib offspring. Furthermore, in many species colonies contain multiple breeding queens, which further dilutes relatedness between colony members. Evolutionary biology is thus faced with the challenge to answer why such variation in social structure exists, and what the consequences are on the individual and population level. The main part of this thesis takes on this challenge by investing the dynamics of socially polymorphic ant colonies. The first four chapters investigate the causes and consequences of different social structures, using a combination of field studies, genetic analyses and laboratory experiments. The thesis ends with a theoretical chapter focusing on different social interactions (altruism and spite), and the evolution of harming traits. The main results of the thesis show that social polymorphism has the potential to affect the behaviour and traits of both individuals and colonies. For example, we found that genetic polymorphism may increase the phenotypic variation between individuals in colonies, and that socially polymorphic colonies may show different life history patterns. We also show that colony cohesion may be enhanced even in multiple-queen colonies through patterns of unequal reproduction between queens. However, the thesis also demonstrates that spatial and temporal variation between both populations and environments may affect individual and colony traits, to the degree that results obtained in one place or at one time may not be applicable in other situations. This opens up potential further areas of research to explain these differences.Många djur lever i sociala grupper. Att leva i grupp kan innebära klara fördelar för individerna, men kan också innebära att individen uppoffrar sig för de andra individerna. Sådana altruistiska beteenden utgör en utmaning för evolutionsbiologin, eftersom det naturliga urvalet borde gynna de mest själviska individerna som mest effektivt kan föra sina gener vidare. En lösning till gåtan utgörs av teorin om släktskapsurval, som går ut på att individen kan sprida sina gener inte bara genom sin egen förökning, utan också genom att hjälpa släktingar (d.v.s. individer som delar samma gener) att föröka sig. Släktskapsurvalet kan förklara t.ex. varför arbetarna hos de samhällsbyggande insekterna (myrorna, getingarna och bina) hjälper kolonins drottning, sin egen mor, att föröka sig, på bekostnad av den egna reproduktionen. Å andra sidan förutspår teorin om släktskapsurval även konflikter mellan individerna, eftersom varje individ ändå är mest släkt med sig själv. Individens intressen är därmed inte helt i linje med varann, och varje individ förväntas agera för att maximera spridningen av den egna genetiska linjen, vilket kan leda till konflikter inom gruppen. De sociala insekterna utgör ett modellsystem för att studera balansen mellan samarbete och konflikt. Släktskapsurvalet gör det möjligt för arbetarna att föra sina gener vidare genom drottningen i stället för att själv föröka sig. Situationen blir dock mer komplicerad när kolonin innehåller mer än en reproducerande individ, och släktskapen mellan arbetarna sjunker. När drottningen parar sig flera gånger, består arbetarna inte av hel- utan av halvsyskon. Hos många arter finns dessutom flera drottningar, vilket ytterligare sänker släktskapen hos arbetarna och ökar möjligheten för konflikter. Evolutionsbiologin ställs då inför utmaningen att förklara varför sådan variation i social struktur existerar, och vilka konsekvenser den har för individerna och för kolonin. Denna doktorsavhandling fokuserar på dynamiken hos myrkolonier med varierande social struktur. De första fyra kapitlen undersöker hur variationen i kolonistruktur uppkommer och vilka konsekvenser den har för både individerna och kolonierna. Artiklarna kombinerar genetiska metoder med fältobservationer och beteendestudier. Det sista kapitlet utgörs av en teoretisk studie som klargör förhållandet mellan olika sociala beteendemönster. Avhandlingen visar att variation i social struktur kan påverka både individerna och kolonierna. Till exempel kan en större genetisk variation inom kolonin leda till större variation i storlek mellan individerna i kolonin, och kolonier med olika social struktur kan uppvisa olika strategier när det gäller utbytet av drottningar med tiden. Dessutom fann vi att kolonins sammanhållning kan främjas och släktskapen inom kolonin upprätthållas genom att drottningarna uppvisar skillnader i mängden reproduktion. Resultaten visar också att olikheter mellan populationer och livsmiljöer kan förorsaka skillnader i individernas och koloniernas egenskaper, så att det inte alltid är lätt att jämföra resultat mellan miljöer. Detta sporrar till vidare studier om orsakerna till och konsekvenserna av sådana skillnader

Evoluution siivillä tieteen maailmaan

Kirja-arvostelu: Ilkka Hanski, Ilkka Niiniluoto ja Ilari Hetemäki (toim.): Kaikki Evoluutiosta. Gaudeamus 2009

Reimagining Speech: A Scoping Review of Deep Learning-Powered Voice Conversion

Research on deep learning-powered voice conversion (VC) in speech-to-speech scenarios is getting increasingly popular. Although many of the works in the field of voice conversion share a common global pipeline, there is a considerable diversity in the underlying structures, methods, and neural sub-blocks used across research efforts. Thus, obtaining a comprehensive understanding of the reasons behind the choice of the different methods in the voice conversion pipeline can be challenging, and the actual hurdles in the proposed solutions are often unclear. To shed light on these aspects, this paper presents a scoping review that explores the use of deep learning in speech analysis, synthesis, and disentangled speech representation learning within modern voice conversion systems. We screened 621 publications from more than 38 different venues between the years 2017 and 2023, followed by an in-depth review of a final database consisting of 123 eligible studies. Based on the review, we summarise the most frequently used approaches to voice conversion based on deep learning and highlight common pitfalls within the community. Lastly, we condense the knowledge gathered, identify main challenges and provide recommendations for future research directions

Principer och normer i global finansreglering. En undersökning om reformerna av den internationella finansarkitekturen.

Only abstract. Paper copies of master’s theses are listed in the Helka database (http://www.helsinki.fi/helka). Electronic copies of master’s theses are either available as open access or only on thesis terminals in the Helsinki University Library.Vain tiivistelmä. Sidottujen gradujen saatavuuden voit tarkistaa Helka-tietokannasta (http://www.helsinki.fi/helka). Digitaaliset gradut voivat olla luettavissa avoimesti verkossa tai rajoitetusti kirjaston opinnäytekioskeilla.Endast sammandrag. Inbundna avhandlingar kan sökas i Helka-databasen (http://www.helsinki.fi/helka). Elektroniska kopior av avhandlingar finns antingen öppet på nätet eller endast tillgängliga i bibliotekets avhandlingsterminaler.Finanskrisen i Asien i slutet av 1990-talet ledde till en utbredd debatt om behovet av ett nytt regelverk för det internationella valuta- och finanssystemet. Den här avhandlingen undersöker det reformprogram som inleddes av G7-länderna och blev känt under beteckningen "den nya internationella finansarkitekturen" (New International Financial Architecture). Det var tänkt att bli det mest omfattande enskilda reformprojektet på den globala finansregleringens område på årtionden och den första ansatsen att upprätta en enhetlig internationell regim för finansstyrning inom ramen för en globaliserad världsekonomi. Löftet om nya spelregler för den globala ekonomin väckte förhoppningar om en nyordning av den världspolitiska maktfördelningen mellan stater och marknader i stil med den Karl Polanyi beskrivit i sitt klassiska verk "Den stora omdaningen". Avhandlingen undersöker de principer om förhållandet mellan marknad, stat och samhälle som ligger till grund för den nya politiska regleringen av den globala finansmarknaden. Genom att synliggöra idéerna som döljer sig bakom de förment tekniska besluten visar den att finansreglering spelar en avgörande roll för politikens villkor i en värld med globaliserade marknader. Den teoretiska referensramen utgår från begreppen global styrning och strukturell makt. Den tillämpar teorin om transnationell hegemoni och teorin om epistemiska samfund för att beskriva hur normer etableras i internationell politik. De aktuella normerna och principerna härleds ur beslut och officiella dokument från beslutsprocesserna inom bland annat G7 och Internationella valutafonden och med hjälp av en grundlig genomgång av den akademiska debatten kring reformprogrammet. Avhandlingen visar att de nya regleringsstrukturerna etablerar principer som transparens, internationell harmonisering och övervakning. Den underliggande idén om statens roll i det globala marknadssamhället har inte förändrats trots problemen som aktualiserades av den globala finanskrisen

Differentiable all-pass filters for phase response estimation and automatic signal alignment

Virtual analog (VA) audio effects are increasingly based on neural networks and deep learning frameworks. Due to the underlying black-box methodology, a successful model will learn to approximate the data it is presented, including potential errors such as latency and audio dropouts as well as non-linear characteristics and frequency-dependent phase shifts produced by the hardware. The latter is of particular interest as the learned phase-response might cause unwanted audible artifacts when the effect is used for creative processing techniques such as dry-wet mixing or parallel compression. To overcome these artifacts we propose differentiable signal processing tools and deep optimization structures for automatically tuning all-pass filters to predict the phase response of different VA simulations, and align processed signals that are out of phase. The approaches are assessed using objective metrics while listening tests evaluate their ability to enhance the quality of parallel path processing techniques. Ultimately, an over-parameterized, BiasNet-based, all-pass model is proposed for the optimization problem under consideration, resulting in models that can estimate all-pass filter coefficients to align a dry signal with its affected, wet, equivalent.</p

Differentiable Allpass Filters for Phase Response Estimation and Automatic Signal Alignment

Virtual analog (VA) audio effects are increasingly based on neural networks and deep learning frameworks. Due to the underlying black-box methodology, a successful model will learn to approximate the data it is presented, including potential errors such as latency and audio dropouts as well as non-linear characteristics and frequency-dependent phase shifts produced by the hardware. The latter is of particular interest as the learned phase-response might cause unwanted audible artifacts when the effect is used for creative processing techniques such as dry-wet mixing or parallel compression. To overcome these artifacts we propose differentiable signal processing tools and deep optimization structures for automatically tuning all-pass filters to predict the phase response of different VA simulations, and align processed signals that are out of phase. The approaches are assessed using objective metrics while listening tests evaluate their ability to enhance the quality of parallel path processing techniques. Ultimately, an over-parameterized, BiasNet-based, all-pass model is proposed for the optimization problem under consideration, resulting in models that can estimate all-pass filter coefficients to align a dry signal with its affected, wet, equivalent.Comment: Collaboration done while interning/employed at Native Instruments. Accepted for publication in Proc. DAFX'23, Copenhagen, Denmark, September 2023. Sound examples at https://abargum.github.io v2: 10 pages, LaTeX; figures resized, pdf optimize

Spatial Audio Mixing in Virtual Reality

The development of Virtual Reality (VR) systems and multimodal simulations presents possibilities in spatial music mixing, be it in virtual spaces, for ensembles and orchestral compositions, or for surround sound in film and music. Traditionally, user interfaces for mixing music have employed the channel strip metaphor for controlling volume, panning, and other audio effects, which are aspects that also have grown into the culture of mixing music spatially. Simulated rooms and two-dimensional panning systems are simply implemented on computer screens to facilitate the placement of sound sources within space. This paper presents design aspects for mixing in VR, investigating already existing virtual music mixing products, and creating a framework from which a virtual spatial-music mixing tool can be implemented. Finally, the tool will be tested against a similar computer version to examine whether or not the sensory benefits and palpable spatial proportions of a VE can improve the process of mixing 3D sound

The tragedy of the commons in evolutionary biology.

Garrett Hardin's tragedy of the commons is an analogy that shows how individuals driven by self-interest can end up destroying the resource upon which they all depend. The proposed solutions for humans rely on highly advanced skills such as negotiation, which raises the question of how non-human organisms manage to resolve similar tragedies. In recent years, this question has promoted evolutionary biologists to apply the tragedy of the commons to a wide range of biological systems. Here, we provide tools to categorize different types of tragedy and review different mechanisms, including kinship, policing and diminishing returns that can resolve conflicts that could otherwise end in tragedy. A central open question, however, is how often biological systems are able to resolve these scenarios rather than drive themselves extinct through individual-level selection favouring self-interested behaviours