Sovellus satunnaisprojektiolle : korkeaulotteisen vektorin palauttaminen satunnaisista lineaarisista mittauksista

Satunnaisprojektio on menetelmä korkeaulotteisen datamatriisin X ∈ \R^{n × m} ulottuvuuksien vähentämiseksi. Menetelmässä alkuperäinen n-ulotteinen data kuvataan satunnaisista suunnista virittyvälle matalaulotteiselle, k << n, aliavaruudelle siten, että datavektorien väliset etäisyydet säilyvät approksimatiivisesti. Kuvauksen tekevän matriisin R∈ R^{k × n} alkiot voidaan valita esimerkiksi normaalijakaumasta ja siksi menetelmän laskennallinen toteutus saadaan hyvin kevyeksi. Tästä syystä monissa tutkimuksissa menetelmä on asetettu vastakkain perinteisen pääkomponenttianalyysin (engl. Principal component analysis, PCA) kanssa, joka on usein laskennallisesti huomattavasti vaativampi ulottuvuuksienvähentämismenetelmä. Samaa vastakkainasettelua käytetään tämän tutkielman satunnaisprojektiosta kertovassa johdantoluvussa, kun menetelmästä esitettyä teoriaa havainnollistetaan numeerisin testein. Satunnaisprojektion toimivuutta on jo tutkittu muun muassa kasvojentunnistuksen sekä kuva- ja tekstidatan ulottuvuuksien vähentämisen yhteydessä. Tutkielman pääaiheeksi on nostettu menetelmän sovellus käänteisongelmaan, jossa pyrkimyksenä on palauttaa tuntematon vektori x∈\R^n approksimatiivisesti siitä tehdyistä satunnaisista mittauksista, kun x oletetaan heikkoon kuulaan wlp(L) sisältyväks vektoriksi. Oletus tarkoittaa, että järjestettäessä vektorin x koordinaatit itseisarvoiltaan laskevaan järjestykseen, x_{arr}, suppenevat ne kohti nollaa kuulan sädettä L > 0 ja suppenemisparametria 0 < p < 1 noudattaen seuraavasti: |x_{arr}| ≤ L · l^{-\frac{1}{p}}, kun, 1 ≤ l ≤ n. Tutkielma seuraa Emmanuel Candèsin ja Terence Taon artikkelissaan Near-Optimal Signal Recovery From Random Projections: Universal Encoding Strategies? (2006) antamaa ratkaisua ongelmalle: heikkoon kuulaan wlp(L) sisältyvän vektorin x ∈ R^n ja mittausmatriisilla R ∈ R^{k× n} tehdyistä mittauksista Rx \ell_1-optimoinnilla palautetun ratkaisun ˆx välinen virhe noudattaa ylärajaa \lTwo{x-ˆ x } ≤ C_{p, α} · L · (\frac{k}{β})^{\frac{1}{2}-\frac{1}{p}}. Ylärajassa C_{p, α} on vakio ja β käytettyyn mittausmatriisiin liittyvä parametri. Tulosta ei siis suoraan johdeta yksittäiselle mittausmatriisityypille, vaan annettaan ominaisuudet, jotka omaavaa matriisia voidaan mittausmatriisina käyttää. Tukielmassa erikseen todistetaan normaalijakaumasta kehitetyn satunnaismatriisin sopivan mittausmatriisiksi parametrin β arvolla log n. Tällä matriisivalinnalla teoriaa myös esitellään numeerisesti. Esitelty virheen yläraja ja muut ongelmaa koskevat tulokset johdetaan tutkielmassa suoraan lineaarialgebran ja todennäköisyyslaskennan perusteista tuoden aiheen siten helpommin lähestyttäväksi; alkuperäisen artikkelin todistuksissa useat päättelyt on jätetty vaille tarkempia yksityiskohtia

Etelä-Venäjän HIV-1:n molekyyliepidemiologiaa vuosina 2000−2014

Tavoitteet: Itä-Euroopassa ja Keski-Aasiassa HIV-1-infektioiden ilmaantuvuus on noussut 57 % vuosina 2000−2015. Epidemiologista dataa on edelleenkin vähän. Lisäksi se on pääosin venäjänkielistä, eikä ole saatavilla kansainvälisten tietokantojen kautta. Suunnitelma: Keräsimme näytteitä ja epidemiologista dataa 328 HIV-tartunnan saaneelta, joista 91 % asui Venäjän Eteläisen federaatiopiirin alueella ja 9 % Pohjois-Kaukasian federaatiopiirin alueella. Menetelmät: Proteaasi-käänteiskopioijaentsyymi- (PRRT) ja integraasisekvessejä (IN) käytettiin viruksen alatyypin selvittämiseen sekä resistenssimutaatioiden ja lääkeherkkyyksien analysointiin. Fylogeneettisiä analyysejä käytettiin HIV:n ala-alatyyppien A6 ja A1 erottamiseen toisistaan. Tulokset: 303 (92 %) potilaan näytteet pystyttiin analysoimaan, näistä 32 %:lla infektio oli saatu huumeiden pistoskäytön kautta, 27 %:lla heteroseksissä ja 24 % infektioista oli nosokomiaalisia eli hoidon seurauksena tulleita. Miehillä huumeiden pistoskäyttö oli yleisin syy infektioille, naisilla heteroseksi. Tutkimuksessa todettiin eniten A6-viruksia (69 %), joita esiintyi erityisesti huumeita pistämällä käyttävillä sekä heteroseksin kautta saaduissa tartunnoissa. Tätä ja tulevia tutkimuksia varten luotiin A6-pol-referenssisekvenssi. Alatyypin B infektioita esiintyi erityisesti miehillä, joilla oli ollut miesten välistä seksiä. Alatyypin G infektiot olivat yhteydessä nosokomiaaliseen infektioon. Lääkeresistenssimutaatioita havaittiin PI-, NRTI-, NNRTI- ja INI-lääkeaineryhmiä kohtaan. Spesifisten mutaatioiden esiintyvyys korreloi tiettyjen HIV:n alatyyppien kanssa. Esimerkiksi ala-alatyyppi A6 yhteydessä esiintyi merkittävästi enemmän mutaatioita NRTI A62V sekä NNRTI G190S, kun taas alatyyppiin G korreloivat NRTI-lääkeaineryhmään liittyvät mutaatiot D67N ja M41L. Näytteissä havaittiin lääkeherkkyyden alentuma: 14,5 % PI-, 29,6 % NNRTI-, 27,1 % NNRTI- ja 8,2 % INI-ryhmän lääkkeitä kohtaan. Yhteenveto: Tutkimuksessa havaittu HIV-1 alatyyppijakauma Venäjällä on merkittävästi erilainen kuin Saksassa. A6 oli yleisin tutkimuksen näytteissä havaittu alatyyppi samoin kuin muissakin Venäjälle sijoittuvissa tutkimuksissa on kuvattu. Alatyyppiä G esiintyi poikkeuksellisen paljon tämän tutkimuksen näytteissä verrattuna muihin Venäjältä julkaistuihin tutkimuksiin, mikä viittaa paikalliseen epidemiaan. HIV-1:n resistenssitestauksen yleistyminen parantaisi HIV-lääkehoidon tehokkuutta sekä toisi lisätietoa Venäjän HIV-epidemiasta. (271 sanaa

Random projections in reducing the dimensionality of climate simulation data

Peer reviewe

Longitudinal comparison of HIV-1 plasma viral load and cellular proviral load

Introduction: The goal of antiretroviral treatment (ART) in HIV-1 infection is the permanent suppression of plasma viral load (pVL) below the currently existing limit of detection of 50 copies/mL (DAIG HIV-therapy guidelines). Therefore, treatment effectiveness is based on pVL. pVL measurements however do not give any information about the viral reservoir in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). Therefore, the proviral DNA of HIV-1 could be a useful marker for the investigation of viral reservoirs and monitoring ART in patients showing undetectable pVL. Materials and Methods: Seventy-seven treatment-experienced HIV-1 infected patients with pVL <50 copies/mL were randomly selected. pVL and proviral DNA load were measured using the Roche COBAS TaqMan HIV-1 v2.0 assay. Additionally, CD4+ cell count per mL and the total white blood cell (wbc) count per mL were determined for each patient. Follow-up data were collected 24 weeks after the time point of the first measurement. Proviral DNA load per mL, CD4+ cell count per mL as well as wbc count per mL were observed over time and differences were estimated using the Mann–Whitney U test. Additionally, correlations between the clinical parameters were analyzed using the two-sided Pearson correlation analysis. Results: Out of the 77 patients, 38 show a significant increase in proviral load per mL over time (p=0,001), whereas 39 patients show a significant decrease (p=0,001). No differences became visible in the CD4+ cell count per mL comparing week 0 and week 24 data. Thirty five patients show a significant increase in wbc count per mL over time (p<0,001), while 42 patients show a significant decrease (p<0,001). A significant correlation of increasing proviral load per mL and wbc count per mL for data of the first (p<0.001) and the second measurement (p<0.001) can be detected, while there are no correlations found between proviral load per mL and CD4+ cell count per mL. Conclusions: Our data show that the presence of viral reservoirs in other cell types and not only CD4+ cells is most probable. HIV-1 proviral DNA seems to be an interesting marker in patients with undetectable pVL and allows the assessment of replication under ART. Nevertheless, further longitudinal studies are needed to assess the usefulness and the clinical significance of this marker

Longitudinal comparison of HIV-1 plasma viral load and cellular proviral load

Introduction: The goal of antiretroviral treatment (ART) in HIV-1 infection is the permanent suppression of plasma viral load (pVL) below the currently existing limit of detection of 50 copies/mL (DAIG HIV-therapy guidelines). Therefore, treatment effectiveness is based on pVL. pVL measurements however do not give any information about the viral reservoir in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). Therefore, the proviral DNA of HIV-1 could be a useful marker for the investigation of viral reservoirs and monitoring ART in patients showing undetectable pVL. Materials and Methods: Seventy-seven treatment-experienced HIV-1 infected patients with pVL <50 copies/mL were randomly selected. pVL and proviral DNA load were measured using the Roche COBAS TaqMan HIV-1 v2.0 assay. Additionally, CD4+ cell count per mL and the total white blood cell (wbc) count per mL were determined for each patient. Follow-up data were collected 24 weeks after the time point of the first measurement. Proviral DNA load per mL, CD4+ cell count per mL as well as wbc count per mL were observed over time and differences were estimated using the Mann–Whitney U test. Additionally, correlations between the clinical parameters were analyzed using the two-sided Pearson correlation analysis. Results: Out of the 77 patients, 38 show a significant increase in proviral load per mL over time (p=0,001), whereas 39 patients show a significant decrease (p=0,001). No differences became visible in the CD4+ cell count per mL comparing week 0 and week 24 data. Thirty five patients show a significant increase in wbc count per mL over time (p<0,001), while 42 patients show a significant decrease (p<0,001). A significant correlation of increasing proviral load per mL and wbc count per mL for data of the first (p<0.001) and the second measurement (p<0.001) can be detected, while there are no correlations found between proviral load per mL and CD4+ cell count per mL. Conclusions: Our data show that the presence of viral reservoirs in other cell types and not only CD4+ cells is most probable. HIV-1 proviral DNA seems to be an interesting marker in patients with undetectable pVL and allows the assessment of replication under ART. Nevertheless, further longitudinal studies are needed to assess the usefulness and the clinical significance of this marker

Alien predation in wetlands : the Raccoon dog and waterbird breeding success

Alien predators are known to potentially strongly affect their prey populations. We studied the impact of raccoon dogs (Nyctereutes procyonoides) on waterbird breeding success in eight semi-urban wetlands in Finland. We manipulated raccoon dog density in two wetlands by removing individuals (2002 protection year, 2003 and 2004 removal years). We additionally performed nest predation experiments. We monitored raccoon dog density, estimated hunting bag size and observed waterbird breeding success. Our hypothesis predicts that the omnivorous raccoon dog plays a role in waterbird breeding success by depredating nests. Our experiments shown that the raccoon dog hunting bag in eutrophic wetlands may be large, as we removed 8.6–20.0 animals per km2. Both our nest predation experiment and field data indicated that raccoon dogs affect the breeding success of waterbirds. We found a significant relationship between raccoon dog density index and predation rate of the artificial nests, but not between red fox (Vulpes vulpes) density and predation on artificial nests. We did not find an association between raccoon dog abundance and the breeding success of mallards (Anas platyrhynchos) and great crested grebes (Podiceps cristatus). However, our study shows that birds species with different breeding strategies – e.g. great crested grebe, mute swan (Cygnus olor), mallard, Eurasian wigeon (Mareca penelope), coot (Fulica atra), lapwing (Vanellus vanellus) and marsh harrier (Circus aeruginosus) – when considered together showed higher breeding success both in 2003 and 2004 when compared to breeding success before removal. There was, however, variation in how strongly the species responded to raccoon dog removal. Our results indicate that the removal of alien raccoon dogs can be an important tool in wetland management

Direct drilling in Finland, a review

vokMPYKV

HIV-1 Sub-Subtype A6: Settings for Normalised Identification and Molecular Epidemiology in the Southern Federal District, Russia

Russia has one of the largest and fastest growing HIV epidemics. However, epidemiological data are scarce. Sub-subtype A6 is most prevalent in Russia but its identification is challenging. We analysed protease/reverse transcriptase-, integrase-sequences, and epidemiological data from 303 patients to develop a methodology for the systematisation of A6 identification and to describe the HIV epidemiology in the Russian Southern Federal District. Drug consumption (32.0%) and heterosexual contact (27.1%) were the major reported transmission risks. This study successfully established the settings for systematic identification of A6 samples. Low frequency of subtype B (3.3%) and large prevalence of sub-subtype A6 (69.6%) and subtype G (23.4%) were detected. Transmitted PI(8.8%) and NRTI-resistance (6.4%) were detected in therapy-naive patients. In therapy-experienced patients, 17.3% of the isolates showed resistance to PIs, 50.0% to NRTI, 39.2% to NNRTIs, and 9.5% to INSTIs. Multiresistance was identified in 52 isolates, 40 corresponding to two-class resistance and seven to three-class resistance. Two resistance-associated-mutations significantly associated to sub-subtype A6 samples: A62VRT and G190SRT. This study establishes the conditions for a systematic annotation of sub-subtype A6 to normalise epidemiological studies. Accurate knowledge on South Russian epidemiology will allow for the development of efficient regional frameworks for HIV-1 infection management