Deep convolutional neural networks for estimating porous material parameters with ultrasound tomography

We study the feasibility of data based machine learning applied to ultrasound tomography to estimate water-saturated porous material parameters. In this work, the data to train the neural networks is simulated by solving wave propagation in coupled poroviscoelastic-viscoelastic-acoustic media. As the forward model, we consider a high-order discontinuous Galerkin method while deep convolutional neural networks are used to solve the parameter estimation problem. In the numerical experiment, we estimate the material porosity and tortuosity while the remaining parameters which are of less interest are successfully marginalized in the neural networks-based inversion. Computational examples confirms the feasibility and accuracy of this approach

Density Functional Theory of Multicomponent Quantum Dots

Quantum dots with conduction electrons or holes originating from several bands are considered. We assume the particles are confined in a harmonic potential and assume the electrons (or holes) belonging to different bands to be different types of fermions with isotropic effective masses. The density functional method with the local density approximation is used. The increased number of internal (Kohn-Sham) states leads to a generalisation of Hund's first rule at high densities. At low densitites the formation of Wigner molecules is favored by the increased internal freedom.Comment: 11 pages, 5 figure

Phase transition and critical behaviour of the d=3 Gross-Neveu model

A second order phase transition for the three dimensional Gross-Neveu model is established for one fermion species N=1. This transition breaks a paritylike discrete symmetry. It constitutes its peculiar universality class with critical exponent \nu = 0.63 and scalar and fermionic anomalous dimension \eta_\sigma = 0.31 and \eta_\psi = 0.11, respectively. We also compute critical exponents for other N. Our results are based on exact renormalization group equations.Comment: 4 pages, 1 figure; v4 corresponds to the published articl

Mobiilisovellukset ikääntyvien terveyden hoidossa

Tiivistelmä. Tarkoituksena on tehdä kirjallisuuskatsaus ikääntyneiden käyttämistä terveyssovelluksista. Aineisto kootaan eri tietokannoista. Artikkelit valikoitiin vastaajien iän, artikkelin kielen ja tutkimuskohteen perusteella. Aineisto koostui 29 artikkelista. Ikääntyvät käyttävät sovelluksia, jotka voidaan luokitella neljään eri kategoriaan; terveydentilan arviointiin, sairauteen tai siihen liittyvään lääkitykseen sekä hoitoon, fyysiseen kuntoon tai päivittäisiin toimintoihin liittyväksi. Ikääntyvät saavat mobiilisovellusten käytön avulla heidän hoidon arviointi helpottuu ja sitä kautta he saavat oikea-aikaista ja tehokasta hoitoa. Ikääntyvät hyötyvät terveyssovelluksista esimerkiksi fyysisen kunnon kohenemisena, turvallisuuden tunteena sekä palautteena toiminnasta, palkitsevuutena. Ikääntyneet kokevat terveyssovellusten avulla hyötyvänsä päivittäisten toimintojen sujumisen kautta sekä poikkeavuuksien tunnistamisessa päivittäisissä toiminnoissa. Lääkitsemiseen liittyvät hyödyt ovat myös eräs ikääntyneiden saamista hyödyistä. Terveyssovellusten kautta on myös mahdollista ottaa yhteyttä ammattilaiseen sekä saada tietoa sairaudesta ja terveyssovelluksista, minkä ikääntyvät kokivat hyödyksi. Artikkeleista kahdessa kerrottiin, että terveyssovelluksilla ei todettu olevan hyötyä ikääntyneille, mutta ikääntyneet kokivat ne positiivisiksi siitä huolimatta. Terveyshallintotieteen kannalta tulokset tarkoittavat, että terveyssovellukset voivat olla hyödyllisiä iäkkäiden elintapoja parantaessa sekä heidän hoitoa järjestäessä. Mhealth-sovellukset voivat olla ratkaisevassa asemassa kustannusten hillitsemisessä terveyshuollossa terveyden edistämisen sekä hoidon saatavuuden paranemisen vuoksi. Mobiilisovellusten laatu ja tietoturva ovat kuitenkin huomioitava tulevaisuudessa. Keskeiset käsitteet ovat terveydenhuolto, mobiilisovellukset, mhealth, mobile health, mobile app, health care, elderly

Panettu vai pantu, juoksettu vai juostu?:panna- ja juosta-verbien vokaalivartaloistuminen

Tiivistelmä. Tutkin pro gradu -tutkielmassani panna- ja juosta-verbien vokaalivartaloistumista. Vokaalivartaloistuminen on morfologinen muutos, jossa konsonanttivartalon tilalla on alkanut yleistyä norminvastaisesti vokaalivartalo (esimerkiksi E-infinitiivin inessiivissä pannessa > *paniessa, juostessa > *juoksiessa). Keräsin aineistoni internetkeskustelukorpuksista Kielipankin konkordanssihakuohjelmalla eli Korpilla. Aineiston tapaukset jakautuvat seuraaviin muotoryhmiin: infiniittiset muodot (A- ja E-infinitiivit, NUT- ja TU-partisiipit) ja finiittiset muodot (passiivit, imperatiivit, potentiaalit). Tarkastelin, millaisia vokaalivartaloistuneet muodot ovat morfologisesti ja morfosyntaktisesti näissä muotoryhmissä. Tarkoitukseni oli selvittää internetkeskusteluaineiston avulla, missä muotoryhmissä vokaalivartaloistuneita muotoja esiintyy useimmin sekä millaisissa merkityksissä norminvastaisesti vokaalivartaloisia muotoja käytetään. Valitsin verbit panna ja juosta tarkasteltavaksi, sillä molemmat ovat polyseemisia eli monimerkityksisiä verbejä. Kielitoimiston sanakirja (KS 2020) tunnistaa panna-verbille 11 merkitystä, juosta-verbille taas 6 merkitystä. Olen jo aiemmin kandidaatintutkielmassani (Kärkkäinen 2018) todennut, että panna-verbin vokaalivartaloistuneita muotoja käytetään selkeästi useimmin silloin, kun verbillä halutaan ilmaista seksuaalista merkitystä. Tässä pro gradu -työssä pyrin selvittämään tarkemmin laajemmalla aineistolla, pitääkö havainto edelleen paikkansa. Lisäksi tutkin, korostuuko myös juosta-verbin kohdalla jokin tietty merkitys. Lyhyet A-infinitiivit esiintyvät aineistossa useimmin verbiketjussa; pitkien A-infinitiivien tehtävä on toimia finaalirakenteessa. E-infinitiivien inessiivimuodot toimivat ajankohdan määritteenä temporaalirakenteessa, instruktiivimuotoiset sen sijaan tavan määritteenä kuvaamassa, miten hallitsevan verbin kuvaama tilanne toteutuu. NUT- ja TU-partisiippimuodoista suurin osa esiintyy liittomuodoissa. Passiivitapaukset ovat yksipersoonaisia passiiveja eli esiintyvät lauseessa, jossa ei ole ilmisubjektia. Imperatiivien ja potentiaalien kohdalla kiinnostava havainto oli, että panna-verbillä on enemmän esiintymiä näiden modusten eri persoonamuodoissa. Analyysin perusteella voin todeta, että panna-verbin kohdalla A-infinitiivi, E-infinitiivi, NUT-partisiippi, passiivi ja imperatiivi olivat yleisimmät muotoryhmät. Juosta-verbillä useimmin esiintyvät muotoryhmät olivat A-infinitiivi, E-infinitiivi ja NUT-partisiippi. Suurimmat muotoryhmät olivat siis osittain yhtenevät näillä verbeillä. Erona on se, että juosta-verbillä finiittisiä muotoja esiintyi selkeästi vähemmän kuin panna-verbillä, sillä panna-verbissä passiivi ja imperatiivi erottuivat panna-verbin kohdalla yleisinä muotoryhminä, kun juosta-verbillä näissä ryhmissä oli vain muutamia tapauksia. Näin ollen päättelin, että panna-verbin kohdalla vokaalivartaloistuminen saattaa olla pidemmällä kuin juosta-verbillä, vaikka juosta-verbilläkin vokaalivartaloiden yleistymistä on havaittavissa. Tämän pro gradu -tutkielman laajempi aineisto vahvistaa havainnon, että panna-verbin seksuaalimerkityksisyys korostuu vokaalivartaloisissa tapauksissa. Seksuaalimerkitys on selkeästi useimmin esiintyvä (85 % aineiston panna-verbitapauksista) kaikissa muotoryhmissä paitsi TU-partisiipissa. Juosta-verbin vokaalivartaloistuneita muotoja käytetään useimmin (81 % aineiston juosta-verbitapauksista) kuvaamaan konkreettista ja yhtäjaksoista jaloilla liikkumista, joko urheilusuoritusta tai muuten kävelyä vauhdikkaampaa liikkumista. Nämä havainnot johtivat päätelmään, että näissä tarkastelemissani verbeissä vokaalivartaloistuneiden muotojen käyttö on sidoksissa siihen, missä merkityksessä verbiä käytetään

Magnetism in one-dimensional quantum dot arrays

We employ the density functional Kohn-Sham method in the local spin-density approximation to study the electronic structure and magnetism of quasi one-dimensional periodic arrays of few-electron quantum dots. At small values of the lattice constant, the single dots overlap, forming a non-magnetic quantum wire with nearly homogenous density. As the confinement perpendicular to the wire is increased, i.e. as the wire is squeezed to become more one-dimensional, it undergoes a spin-Peierls transition. Magnetism sets in as the quantum dots are placed further apart. It is determined by the electronic shell filling of the individual quantum dots. At larger values of the lattice constant, the band structure for odd numbers of electrons per dot indicates that the array could support spin-polarized transport and therefore act as a spin filter.Comment: 11 pages, 6 figure

Magnetic phases of one-dimensional lattices with 2 to 4 fermions per site

We study the spectral and magnetic properties of one-dimensional lattices filled with 2 to 4 fermions (with spin 1/2) per lattice site. We use a generalized Hubbard model that takes account all interactions on a lattice site, and solve the many-particle problem by exact diagonalization. We find an intriguing magnetic phase diagram which includes ferromagnetism, spin-one Heisenberg antiferromagnetism, and orbital antiferromagnetism.Comment: 8 pages, 6 figure

The beta function and equation of state for QCD with two flavors of quarks

We measure the pressure and energy density of two flavor QCD in a wide range of quark masses and temperatures. The pressure is obtained from an integral over the average plaquette or psi-bar-psi. We measure the QCD beta function, including the anomalous dimension of the quark mass, in new Monte Carlo simulations and from results in the literature. We use it to find the interaction measure, E-3p, yielding non-perturbative values for both the energy density E and the pressure p. uuencoded compressed PostScript file Revised version should work on more PostScript printers.Comment: 24 page

Mixtures of Bose Gases Confined in a Ring Potential

The rotational properties of a mixture of two distinguishable Bose gases that are confined in a ring potential provide novel physical effects that we demonstrate in this study. Persistent currents are shown to be stable for a range of the population imbalance between the two components at low angular momentum. At higher values of the angular momentum, even small admixtures of a second species of atoms make the persistent currents highly fragile.Comment: Final form of the published article, 4 pages, 2 figure