Bit Level Correlations in Some Pseudorandom Number Generators

We present results of extensive bit level tests on some pseudorandom number generators which are commonly used in physics applications. The generators have first been tested with an extended version of the $d$-tuple test. Second, we have developed a novel {\it cluster test} where a physical analogy of the binary numbers with the two dimensional Ising model has been utilized. We demonstrate that the new test is rather powerful in finding periodic correlations on bit level. Results of both test methods are presented for each bit of the output of the generators. Some generators exhibit clear bit level correlations but we find no evidence of discernible correlations for generators, which have recently produced systematic errors in Monte Carlo simulations.Comment: University of Helsinki preprint HU-TFT-93-4

Challenges of wind power in cold climates:the impact and prevention of icing

Abstract. The global energy sector has begun a transition towards cleaner energy production due to comprehensive climate targets set by nations. Wind power is one of the low-emission and renewable forms of energy as its only fuel is the motion of air — the wind. The use of wind power is expected to increase significantly in the next decades, posing a strong demand for solutions addressing the challenges of wind power in non-conventional sites such as cold climates. Icing and cold environments can adversely affect wind power operation in multiple ways. This sets a requirement for research on the matter in order to assure safety and efficiency of wind power units in these areas. This thesis aims to present the impact of icing on wind power production. Both the effects of icing and solutions for preventing or reducing icing risks are examined. The operating principle of a wind turbine is studied to form an understanding of wind power technology. The current and future status of wind power in Finland and Scandinavian countries is also presented as their cold weathers, occurring particularly during wintertime, can impact local wind power production. These research questions are addressed through a literature review. In addition to icing issues, low temperature challenges and adaptations are assessed to provide an overview of wind power projects in cold climates. The main types of wind turbines, the concept of wind farms, and siting of wind power units are also introduced. The topic is approached by dividing wind power into onshore and offshore technologies. The conclusions of the thesis indicate that wind turbines and other site infrastructure can be notably affected by icing and low temperatures. Typical consequences are power losses, detrition of turbine structure, and safety risks caused by ice throw. Icing risks can be mitigated with commercially available ice protection systems and cold climate packages. The share of wind power in the electricity supply of Nordic countries is expected to increase notably towards 2030. In the discussion section of the thesis it is inferred that despite of possible additional costs of ice mitigation systems, these solutions can advance wind power production in cold climates and therefore bring environmental and financial benefits.Tuulivoiman haasteet kylmässä ilmastossa : jäätymisen vaikutukset ja ehkäisy. Tiivistelmä. Energia-ala on siirtymässä globaalisti puhtaampaan energiantuotantoon valtioiden asettamien kattavien ilmastotavoitteiden myötä. Tuulivoima on vähäpäästöinen ja uusiutuva energiamuoto, sillä sen ainoana polttoaineena toimii liikkuva ilmavirta eli tuuli. Tuulivoiman käytön odotetaan lisääntyvän merkittävästi lähivuosikymmeninä. Tämä kasvattaa haastaviin tuotantopaikkoihin, kuten kylmiin ilmastoihin, sopivan tuulivoimateknologian tarvetta. Jäätyminen ja kylmä ilma voi vaikeuttaa tuulivoiman tuotantoa monin tavoin. Aihetta on syytä tutkia, jotta tuulivoimaloiden turvallisuus ja tehokkuus kylmillä alueilla voidaan taata. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on esitellä jäätymisen vaikutusta tuulivoiman tuotantoon. Työssä tarkastellaan sekä jäätymisen seurauksia että jäätymisen riskejä vähentäviä ja estäviä ratkaisuja. Tuuliturbiinin toimintaperiaatetta tutkitaan pohjakäsityksen muodostamiseksi tuulivoimateknologiasta. Tuulivoiman nykyinen ja ennustettu tilanne Suomessa ja skandinaavisissa maissa esitellään, sillä niissä erityisesti talviaikaan esiintyvät matalat lämpötilat ja lumisateet voivat vaikuttaa paikalliseen tuulivoimatuotantoon. Näitä tutkimuskysymyksiä käsitellään kirjallisuuskatsauksena. Jäätymisen vaikutusten lisäksi mataliin lämpötiloihin liittyviä haasteita ja ratkaisuja käydään läpi, jotta voidaan muodostaa yleiskuva tuulivoimaprojekteista kylmissä ilmastoissa. Työssä tutustutaan lisäksi tuuliturbiinien päätyyppeihin, tuulipuiston käsitteeseen ja tuulivoimaloiden sijoittamiseen. Aihetta käsitellään sekä maatuulivoiman että merituulivoiman kannalta. Työn johtopäätökset viittaavat, että jäätyminen ja matalat lämpötilat voivat vaikuttaa huomattavasti tuuliturbiinien toimintaan ja tuotantopaikkojen muuhun infrastruktuuriin. Tyypillisiä seurauksia ovat muun muassa tuotannonmenetykset, turbiinirakenteen kuluminen ja lavoilta putoavasta jäästä aiheutuvat turvallisuushaitat. Jäätymiseen liittyviä riskejä voidaan alentaa kaupallisesti saatavilla olevilla jäätymissuojausjärjestelmillä ja kylmään ilmastoon soveltuvilla varusteilla. Tuulivoiman osuuden pohjoismaisessa sähköntuotannossa odotetaan lisääntyvän merkittävästi vuoteen 2030 mennessä. Työn lopputuloksista pääteltiin, että jäätymissuojausmenetelmät voivat edistää tuulivoiman tuotantoa kylmissä ilmastoissa olennaisesti. Seurauksena voi olla niin ympäristöhyötyjä kuin taloudellisia etuja huolimatta menetelmistä mahdollisesti aiheutuvista lisäkustannuksista

Kohti tutkimuslähtöisen yrityksen määritelmää

Tutkimuslähtöiset yritykset ovat saaneet viime vuosina paljon huomiota. Tiedon merkitys yritysten pääomatekijänä tuotannollisten investointihyödykkeiden sijaan on noussut maailmassa merkittävästi viime vuosikymmenen aikana. Suomi on omilla linjauksillaan halunnut nousta tietopohjaisen yhteiskunnan kehittäjien eturiviin. Maamme on kuulunut jo vuosia niiden maiden joukkoon, jotka sijoittavat suhteellisesti eniten varojaan tutkimus- ja kehitysmenoihin. Koska Suomen t&k-panostukset ovat suhteellisesti ottaen maailman huipputasoa, myös niiden hyödyntämisen ja hyödyntämistä edistävien mekanismien tulisi ainakin a priori olla maailman kärkitasoa. T&K-panostusten tuotoksen yksi indikaattori on uusien tutkimuslähtöisten yritysten määrä ja vaikuttavuus. Tietoa tutkimuslähtöisten yritysten määrästä voidaan hyödyntää myös muussa tiede- ja teknologiapoliittisessa päätöksenteossa. Tätä tietoa ei toistaiseksi ole olemassa. Tässä selvityksessä on annettu määritelmä tutkimuslähtöiselle yritykselle. Koska tutkimusorganisaatioiden, erityisesti yliopistojen, vaikuttavuus on jatkossa entistä tärkeämpi, nostamme rinnalle määritelmän, joka tarkastelee yrityksiä organisaatiolähtöisesti. Näin meillä on esimerkiksi yliopistojen tapauksessa kaksi määritelmää: "yliopistotutkimuslähtöinen yritys" ja "yliopistolähtöinen yritys". Jälkimmäinen on paljon laajempi käsite kuin edellinen. Edellinen mittaa t&k-panostuksien vaikutusta, jälkimmäinen yliopistojen vaikuttavuutta laajemmin. Tutkimuslähtöisten yritysten kasvun, määrän ja vaikuttavuuden seurannan harkitulla toteutuksella saadaan tuotettua paljon tiede-, teknologia-, innovaatio- ja elinkeinopolitiikan kannalta relevanttia tietoa. Seurannan vaarat ovat luonnollisesti myös suuret: sitä saa mitä tilaa. Tätä uhmaten teemme kuitenkin ehdotuksia tutkimuslähtöisten yritysten määrän, kasvun ja vaikuttavuuden seurannan järjestämiseksi

Peruna paremmaksi

Laadukas peruna on käyttötarkoitukseen sopivaa, virheetöntä, ravintoarvoltaan hyvää ja käyttöturvallista. Laadukas peruna ei sisällä kemiallisia torjunta-aineita, haitallisia yhdisteitä tai raskasmetalleja. Laatuvaihtelut ovat merkittävä ongelma sekä perunan tuottajalle että käyttäjälle. Ongelmat perunan laadussa tulevat yleensä esiin vasta käsittely- tai valmistusprosessin aikana. Koetut pettymykset perunan laadussa ohjaavat kuluttajia ja suurkeittiöitä käyttämään korvaavia tuotteita ja se näkyy tuotantoketjulle markkinaosuuksien menetyksenä. Riittävä ja tasapainoinen, maan ravinnevarat huomioon ottava lannoitus on keskeinen osa perunan viljelytekniikkaa. Peruna reagoi vaativana viljelykasvina vaihtelevaan tai epätasapainoiseen lannoitukseen sadon määrällä ja/tai laadulla. Lannoituksen suunnittelussa pitäisi ottaa huomioon maa-analyysien tulokset sekä esikasvin, tuotantosuunnan, lajikkeiden ym. vaikutukset. Lisäksi sadon määrään ja laatuun vaikuttavia tekijöitä ovat maalaji, vesitalous, kasvukauden sääolosuhteet ja varastointi. Tässä tutkimuksessa mukuloiden ravinnepitoisuudet vaihtelivat paljon ja ravinteiden kulkeutumiseen mukuloihin vaikutti erityisesti maan pH. Maan multavuudella ei ollut yhteyttä satotasoon tai mukuloiden ravinnepitoisuuksiin. Lajikkeet reagoivat eri tavoin lannoitukseen ja kasvukauden sääolosuhteilla oli suuri vaikutus ravinteiden vapautumiseen maaperästä. Perunan laadulla tarkoitetaan sen ulkoisia ja sisäisiä käyttöominaisuuksia sekä mukulan ravintoarvoa. Ulkoisella laadulla tarkoitetaan perunan silminnähtäviä ominaisuuksia kuten ulkonäköä, kokoa, väriä, mekaanisia vioituksia ja tautioireita. Perunan sisäinen laatu muodostuu kemiallisesta koostumuksesta, tärkkelyspitoisuudesta ja käyttöominaisuuksista. Tällaisia käyttöominaisuuksia ovat esimerkiksi keitetyn perunan jauhoisuus ja maku sekä erilaisten värinmuutosten esiintyminen raa’assa, keitetyssä tai paistetussa perunassa. Tässä tutkimuksessa havaittiin lajikkeen yhteys perunan käyttölaatuun. Lisäksi laatuun olivat yhteydessä myös muut tekijät kuten lannoitus sekä maan ja mukuloiden ravinnepitoisuudet. Alkutuotannon ja perunan jatkojalostajien saumaton yhteistyö on välttämätöntä hyvän laadun turvaamiseksi kuluttajille. On varmistettava, ettei perunan käsittely jalostusprosessissa tai suurkeittiöissä heikennä laatua. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että toimijoiden määrän lisääntyminen perunaketjussa lisää ongelmia vuorovaikutuksessa ja palautteen kulussa. Yleisimpiä laatuongelmia keittiöillä olivat kuorettuminen, raakatummuminen, hajoaminen ja hilseily. Kuoritut ja paloitellut, muovipussiin pakatut perunat olivat suosituimmat perunan käyttömuodot keittiöillä. Kuorimattoman perunan käyttö lisääntyi keittiöillä vuosien 2011-2014 välisenä aikana. Tässä raportissa on esitelty Peruna paremmaksi – hankkeen keskeisiä tuloksia, tuotantoon liittyviä tuloksia on esitetty osassa I ja suurtalouskeittiötä koskevia tuloksia osassa II. Lisäksi raportin osassa II kuvataan tuottajien ja suurkeittiötoimijoiden yhteistyömallia.Good quality potato is suitable for its use, flawless, good in nutritional value and safe to use. Good quality potato doesn’t contain pesticides, harmful substances or heavy metals. The quality variations of potato are a significant problem for potato producers as well as consumers. Problems in potato quality come up usually in the handling or production processes. The disappointments in potato quality directing consumers and institutional kitchens to substitute potato with other products can be seen as a loss of market share in the production chain. Adequate and balanced fertilization that takes into consideration the nutrient substances of the soil is an essential part of the cultivation technique of potato. Potato reacts as a demanding crop for differing or unbalanced fertilization by the yield and/or quality of the crop. In the planning of fertilization should be taken into consideration the results of soil analysis, crop rotation, line of production and varieties etc. Additionally the factors influencing the yield and quality of the crop are soil type, water management, weather conditions of growing period and storing conditions. In this research the nutrient contents of tubers varied and nutrients behaved in particular according to pH –levels. The organic matter of soils had no impact on crop yields or on nutrient contents of tubers. Cultivars differed greatly in how they responded to fertilization. Also, growing season weather conditions had a great significance to the release of nutrients from the soil. With potato quality means its external and internal properties of use and tuber’s nutritional value. In external quality a potatoes visible properties like general outlook, size, colour, mechanical damages and disease symptoms are observed. The internal quality of potato consists of chemical composition, starch content and properties of use. These properties are for example the mealiness, flavor or discolorations in raw, cooked or fried potato. In this research a connection between potato variety and cooking quality was observed. There were also other factors wich affected cooking quality; fertilizing, nutrient contents in the soil and nutrient contents of tubers. Seamless co-operation of producers and processors of potato is a necessity for securing the good quality potato for consumers. It needs to be assured that the processing of potato (cleansing, pealing, chopping and cooking up) is not to weaken the quality. In this research it was observed that there are more communication problems if the production chain of potato is long. Most common flaws in potato quality were discoloration of fresh potatoes, crusting, breaking up and scaling. Peeled and chopped potatoes in plasticpacking were used most commonly in kitchens. The use of unpeeled potatoes was raised in kitchens in the years 2011-2014. The report is presenting main results of “Better quality of potato” –project concerning potato production, processors and institutional kitchens for managing potato quality. Additionally in the report is described producers and institutional kitchens co-operation mode

Physical tests for Random Numbers in Simulations

We propose three physical tests to measure correlations in random numbers used in Monte Carlo simulations. The first test uses autocorrelation times of certain physical quantities when the Ising model is simulated with the Wolff algorithm. The second test is based on random walks, and the third on blocks of n successive numbers. We apply the tests to show that recent errors in high precision simulations using generalized feedback shift register algorithms are due to short range correlations in random number sequences. We also determine the length of these correlations.Comment: 16 pages, Post Script file, HU-TFT-94-

Resource assessment for potato biorefinery : side stream potential in Northern Ostrobothnia

201