Locality and order-invariant logics

Malli on logiikassa käytetty abstraktio monille matemaattisille objekteille. Esimerkiksi verkot, ryhmät ja metriset avaruudet ovat malleja. Äärellisten mallien teoria on logiikan osa-alue, jossa tarkastellaan logiikkojen, formaalien kielten, ilmaisuvoimaa malleissa, joiden alkioiden lukumäärä on äärellinen. Rajoittuminen äärellisiin malleihin mahdollistaa tulosten soveltamisen teoreettisessa tietojenkäsittelytieteessä, jonka näkökulmasta logiikan kaavoja voidaan ajatella ohjelmina ja äärellisiä malleja niiden syötteinä. Lokaalisuus tarkoittaa logiikan kyvyttömyyttä erottaa toisistaan malleja, joiden paikalliset piirteet vastaavat toisiaan. Väitöskirjassa tarkastellaan useita lokaalisuuden muotoja ja niiden säilymistä logiikkoja yhdistellessä. Kehitettyjä työkaluja apuna käyttäen osoitetaan, että Gaifman- ja Hanf-lokaalisuudeksi kutsuttujen varianttien välissä on lokaalisuuskäsitteiden hierarkia, jonka eri tasot voidaan erottaa toisistaan kasvavaa dimensiota olevissa hiloissa. Toisaalta osoitetaan, että lokaalisuuskäsitteet eivät eroa toisistaan, kun rajoitutaan tarkastelemaan äärellisiä puita. Järjestysinvariantit logiikat ovat kieliä, joissa on käytössä sisäänrakennettu järjestysrelaatio, mutta sitä on käytettävä siten, etteivät kaavojen ilmaisemat asiat riipu valitusta järjestyksestä. Määritelmää voi motivoida tietojenkäsittelyn näkökulmasta: vaikka ohjelman syötteen tietojen järjestyksellä ei olisi odotetun tuloksen kannalta merkitystä, on syöte tietokoneen muistissa aina jossakin järjestyksessä, jota ohjelma voi laskennassaan hyödyntää. Väitöskirjassa tutkitaan minkälaisia lokaalisuuden muotoja järjestysinvariantit ensimmäisen kertaluvun predikaattilogiikan laajennukset yksipaikkaisilla kvanttoreilla voivat toteuttaa. Tuloksia sovelletaan tarkastelemalla, milloin sisäänrakennettu järjestys lisää logiikan ilmaisuvoimaa äärellisissä puissa.A model is an abstraction used in mathematical logic for various objects in mathematics. For example, graphs, groups and metric spaces are models. Finite model theory is a part of logic that considers the expressive power of different logics on models with finitely many elements. By restricting the cardinality of the models, the results can be applied to theoretical computer science: formulas can be thought as programs and models as inputs to these programs. Locality means the inability of the logic to separate models with matching local features. In this thesis, we study various forms of locality and their conservation when combining logics. The results are used to define a hierarchy of locality notions between Gaifman- and Hanf-locality. The levels of the hierarchy are seprarated by grids of increasing dimension. On the other hand, we show that the locality hierarchy collapses on finite trees. Order-invariant logics are logics with a built-in linear order, that can be used only in such a way that the things expressed by formulas do not depend on the chosen order. The concept can be motivated from the perspective of computer science: the input of a program is always ordered in the memory of the computer even if the results are not supposed to depend on the order. However, the order may help the program to compute the result. We show that certain order-invariant first-order logics extended with a unary quantifier satisfy some forms of locality. The results are used to find when the built-in linear order increases the expressive power of the logics on finite trees

Requirement verification in simulation-based automation testing

The emergence of the Industrial Internet results in an increasing number of complicated temporal interdependencies between automation systems and the processes to be controlled. There is a need for verification methods that scale better than formal verification methods and which are more exact than testing. Simulation-based runtime verification is proposed as such a method, and an application of Metric temporal logic is presented as a contribution. The practical scalability of the proposed approach is validated against a production process designed by an industrial partner, resulting in the discovery of requirement violations.Comment: 4 pages, 2 figures. Added IEEE copyright notic

Applying graph matching techniques to enhance reuse of plant design information

This article investigates how graph matching can be applied to process plant design data in order to support the reuse of previous designs. A literature review of existing graph matching algorithms is performed, and a group of algorithms is chosen for further testing. A use case from early phase plant design is presented. A methodology for addressing the use case is proposed, including graph simplification algorithms and node similarity measures, so that existing graph matching algorithms can be applied in the process plant domain. The proposed methodology is evaluated empirically on an industrial case consisting of design data from several pulp and paper plants

Synthesis report on utilization of peatland forests for biomass production

201

Suomen kansantalouden materiaalivirrat ja niiden vaikutukset : Toteutunut kehitys ja kiertotalouden skenaariot vuodelle 2035

Tutkimuksen tavoitteena oli lisätä ymmärrystä kiertotalouden potentiaalista vaikuttaa Suomen luonnonvarojen käyttöön ja niistä aiheutuviin ympäristö- ja talousvaikutuksiin. Viimeaikaisen kehityksen lisäksi arvioitiin kolmea luonnonvarojen käytön skenaariota vuodelle 2035. Niihin lisättiin kiertotaloustoimenpiteitä vaiheittain siten, että kunniahimoisin skenaario pyrki saavuttamaan Suomen kiertotalouden strategisen ohjelman luonnonvaratavoitteiden lisäksi myös Suomen hiilineutraalisuustavoitteen. Tulosten perusteella kiertotalouden strategisessa ohjelmassa asetut luonnonvaratavoitteet ovat osin saavutettavissa. Tällöin Suomen raaka-aineiden kokonaiskulutus vuonna 2035 ei ylitä vuoden 2015 tasoa, ja materiaalien kiertotalousaste kaksinkertaistuu vuodesta 2015. Myös hiilineutraalisuus voidaan saavuttaa vuoteen 2035 mennessä työssä hahmoteltujen oletuksien ja lisätoimien toteutuessa. Puhdas energiasiirtymä vähentää Suomen päästöjä ja luonnonvarojen käyttöä merkittävästi jo nykyisten päätösten toteutuessa perusskenaariossa. Kiertotaloustoimenpiteet edistävät edelleen päästöjen laskua ja vahvistavat nieluja. Suomen raaka-aineiden kulutus asukasta kohden säilyy kiertotaloustoimenpiteistä huolimatta globaalisti erittäin korkealla tasolla ja resurssituottavuudessa jäädään kauas EU-maiden keskiarvosta. Kiertotalouden toteutukseen tarvitaan lisää kunnianhimoa ja toimintaa tukevia ohjauskeinoja. Julkaisu on päivitetty 22.3.2024, s. 21, 23, 43, 89

Open ontology-based integration platform for modeling and simulation in engineering

The benefits of the use of modeling and simulation in engineering are acknowledged widely. It has proven its advantages e.g., in virtual prototyping i.e., simulation aided design and testing as well as in training and R&amp;D. It is recognized to be a tool for modern decision making. However, there are still reasons that slow down the wider utilization of modeling and simulation in companies. Modeling and simulation tools are separate and are not an integrated part of the other engineering information management in the company networks. They do not integrate well enough into the used CAD, PLM/PDM and control systems. The co-use of the simulation tools themselves is poor and the whole modeling process is considered often to be too laborious. In this article we introduce an integration solution for modeling and simulation based on the semantic data modeling approach. Semantic data modeling and ontology mapping techniques have been used in database system integration, but the novelty of this work is in utilizing these techniques in the domain of modeling and simulation. The benefits and drawbacks of the chosen approach are discussed. Furthermore, we describe real industrial project cases where this new approach has been applied. </jats:p