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

Opiskelijoiden kokemuksia saavutettavuudesta opettajaopinnoissa

Tiivistelmä. Tukea tarvitsevien korkeakouluopiskelijoiden määrä on kasvussa kansainvälisesti, ja yhä useampi opiskelija tarvitsee tukea jossain vaiheessa opintojaan. Vaikka tuen tarvitsijoiden määrä korkeakouluissa on kasvussa, on opiskelijoiden tuen tarpeista saatavilla vain vähän tietoa. Yhdenvertaisuuslain (1325/2014) nojalla korkeakoulut ovat velvoitettuja tarjoamaan tukea opiskelijoille. Tutkielman tavoitteena on selvittää, millaisia konkreettisia tukikeinoja opiskelijat ovat saaneet opettajaopinnoissaan ja millaisista tukikeinoista he ovat kokeneet hyötyneensä eniten. Lisäksi selvitetään saavutettavuuden eri osa-alueiden toteutumisen riittävyyttä, sekä pandemian vaikutuksia saavutettavuuteen. Tutkielmassa selvitetään myös opiskelijoiden ideoita opettajankoulutuksen saavutettavuuden kehittämiseksi. Tutkielman kohdejoukkona on yhden Suomen yliopiston vähintään toisen vuosikurssin opettajaopiskelijat. Tutkielma on toteutettu yhteistyössä Opetus- ja kulttuuriministeriön rahoittaman Hohto-hankkeen kanssa. Tutkielma on toteutettu fenomenologisena monimenetelmätutkimuksena. Teoreettinen viitekehys pohjautuu saavutettavuuden ja yhdenvertaisuuden käsitteille ja tuen tarpeen taustatekijöiden sekä saavutettavuuden eri osa-alueiden toteutumisen tarkastelulle. Saavutettavuudella tarkoitetaan korkeakoulussa yhdenvertaisten mahdollisuuksien tarjoamista kaikille opiskelijoille. Saavutettavuus sisältää fyysisen, psyykkisen ja sosiaalisen ulottuvuuden. Tutkielman aineisto on kerätty kyselylomakkeella. Laadullinen aineisto on analysoitu aineistolähtöisellä sisällönanalyysillä ja määrällisestä aineistosta on laskettu keskiarvot, keskihajonnat ja frekvenssit. Tutkielman tuloksista käy ilmi, että opiskelijat ovat kokeneet saaneensa eniten sosiaaliseen saavutettavuuteen liittyviä tukikeinoja, kuten lisäaikaa tentteihin. Opiskelijoiden hyödylliseksi kokemia tukikeinoja ovat esimerkiksi luentotallenteet sekä vaihtoehtoiset kurssisuoritustavat. Kaikilla saavutettavuuden osa-alueilla on vielä kehitettävää erityisesti tukea tarvitsevien opiskelijoiden mukaan. Tukikeinot hyödyttävät kaikkia opiskelijoita, eikä pelkästään tuen tarvitsijoita. Pandemian koetaan lisänneen tarvetta tuelle, vaikka osa opiskelijoista kokee etäopetuksen olevan hyödyllistä. Opiskelijoiden kokemuksista käy myös ilmi ideoita opettajankoulutuksen saavutettavuuden kehittämiseksi. Tutkielma antaa tietoa opiskelijoiden saamista tukikeinoista ja saavutettavuuden toteutumisesta opettajaopinnoissa. Tätä tietoa voidaan käyttää apuna opettajankoulutuksen kehittämistyössä.Students’ experiences of accessibility in pedagogical studies. Abstract. The number of higher education students that need support is growing internationally, and more and more students need support at some point in their studies. Even though the number of people needing support is growing, there is very little information available about students’ need for support. Higher education institutions are required by the Non-Discrimination Act (1325/2014) to offer support for their students. The aim of this thesis is to find out what kind of concrete means of support students have been offered in their pedagogical studies and which kind they have found the most helpful. Additionally, the sufficiency of the realization of the different parts of accessibility are established, as well as the effects of the pandemic on accessibility. Students’ ideas on improving the accessibility in pedagogical studies are also established. The target group of the thesis is at least second year teacher students of one university in Finland. The thesis has been implemented in cooperation with the Hohto project that is funded by the Ministry of Education and Culture. The thesis has been carried out as a phenomenological mixed method study. The theoretical framewok of the study is based on the concepts of accessibility and equality, as well as the examination of the realization of the different parts of accessibility. Accessibility stands for the providement of equal possibilities for all higher education students. Accessibility includes a physical, psychological and a social dimension. The data of the thesis has been collected through a questionnaire. The qualitative data has been analyzed with a data-based content analysis and averages, standard deviations and frequencies have been calculated from the quantitative data. The results of the thesis show that based on the students’ experiences, they have mostly gotten support means of social accessibility, such as additional time in exams. Support means that students find helpful are for example lecture recordings and alternative ways to complete a course. There is space for improvement on all parts of accessibility, especially according to students in need of support. Support means benefit all students, not only those in need of support. Students have experienced that their need for support has grown due to the pandemic, though some students find online education helpful. Students’ experiences also reveal ideas for the improvement of accessibility in pedagogical studies. The thesis provides information about the support means that students are offered, and the realization of accessibility in pedagogical studies. This information can be used as an aid in the development of teacher training

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-

Autismikirjossa esiintyvät aistipoikkeavuudet ja niiden huomioiminen peruskoulussa

Tiivistelmä. Tutkielman aiheena on autismikirjossa esiintyvät aistipoikkeavuudet ja niiden ilmeneminen sekä toteutettavissa olevat tukitoimet peruskoulussa. Tavoitteena on koota narratiivisen kirjallisuuskatsauksen keinoin yhteen aiempaa kirjallisuutta ja tutkimustietoa sensorisen integraation toiminnasta, häiriöistä ja ilmenemisestä autismikirjossa. Lisäksi tutkielmassa selvitetään, millaisia konkreettisia, koulussa toteutettavissa olevia tukikeinoja autismikirjossa esiintyviin aistipoikkeavuuksiin on käytettävissä. Tutkielmassa tarkastellaan kahta tutkimuskysymystä. Ensimmäinen tutkimuskysymys on, miten aistipoikkeavuudet ilmenevät autismikirjon häiriöissä. Tässä tutkimuskysymyksessä käsitellään yleisimpiä autismikirjon häiriöissä esiintyviä aistipoikkeavuuksien muotoja, niiden etiologiaa sekä niistä johtuvia liitännäishäiriöitä. Toinen tutkimuskysymys on, miten aistipoikkeavuudet ilmenevät autismikirjon oppilailla peruskoulussa ja millaisia tukikeinoja voidaan toteuttaa. Tässä tutkimuskysymyksessä käsitellään aistipoikkeavuuksien ilmenemistä autismikirjon oppilailla peruskoulussa, sekä esitellään konkreettisia tukikeinoja kouluun. Tukikeinojen käsittelyssä otetaan huomioon kaikkien eri aistikanavien poikkeava toiminta. Aistipoikkeavuudet ovat autismikirjossa yleisiä ja ne tulevat esiin erityisesti aistirikkaassa kouluympäristössä. Aistipoikkeavuudet vaikeuttavat autismikirjon oppilaiden oppimista, joten ne tulee ottaa huomioon heti koulun alkaessa. Tärkeimmiksi tukikeinoiksi ovat nousseet ympäristön muokkaaminen sekä struktuuri. Tutkielmassa on kasvatusalan toimijoille soveltuvaa tietoa autismikirjossa esiintyvistä aistipoikkeavuuksista. Esiin nousseista aiheista voi olla hyötyä opetusta ja koulujen tilaratkaisuja suunniteltaessa. Tutkielmassa esitellyistä tukikeinoista voivat hyötyä kaikki oppilaat, huolimatta siitä onko heillä tuentarvetta vai ei. Tutkielma lähtee liikkeelle aiheen valinnan ja taustojen kuvauksella. Tämän jälkeen esitellään käytetty tutkimusmenetelmä, jonka jälkeen siirrytään tutkielman teoreettiseen viitekehykseen. Seuraavaksi vastataan tutkimuskysymyksiin omissa luvuissaan. Tästä siirrymme johtopäätöksiin, joissa tarkastellaan tutkimuskysymysten tuloksia suhteessa teoreettiseen viitekehykseen. Lopuksi pohditaan tutkielman luotettavuutta ja tehdään jatkotutkimusehdotuksia.The manifestation and support of sensory abnormalities in those within autism spectrum in primary school. Abstract. The following bachelor’s thesis explores the sensory abnormalities common to individuals with an autism spectrum disorder, and the manifestation, etiology and support of these abnormalities in primary school. The aim of the thesis is, through narrative literature review, to gather literature and scientific research about the function, abnormalities and manifestation of sensory integration within the autism spectrum. In addition, the thesis aims to offer concrete support means which could be applied at schools. The thesis addresses two research questions. The first research question is, how do sensory abnormalities manifest in autism spectrum disorders. In approaching this research question, the thesis focuses on describing the most common sensory abnormalities within autism spectrum disorders, their etiology and comorbid conditions. The second research question is, how do sensory abnormalities manifest in primary school pupils within autism spectrum and what kinds of support means can be implemented. In approaching this research question, the thesis describes how sensory abnormalities affect the participation and performance of pupils within the autism spectrum in primary school. In addition, the thesis offers concrete support means for supporting the abnormal functioning of any of the sensory modalities in a school environment. Sensory abnormalities are common to disorders on the autism spectrum, and they appear especially in the sensory rich school environment. Sensory abnormalities affect the learning of pupils within autism spectrum and therefore should be considered since first enrolling in school. Adjusting the environment and its structure have stood out as the most essential means of support for these pupils. The thesis offers knowledge of the sensory abnormalities on the autism spectrum for professionals on the field of education. The thesis could also be utilized when planning teaching and school environment. The support means mentioned in the thesis, can be beneficial for every pupil whether they have special needs or not. The thesis begins with a description of the subject and its background. After this the method of research used in the thesis is introduced, whereupon the theoretical frame of reference is gone through. Next, the research questions are answered within their own chapters. From here the thesis moves on to the conclusions, in which the research questions are examined in relation to the theoretical frame of reference. Lastly, the reliability of the thesis is pondered, and suggestions, in regards to future studies, are made

Lake eutrophication and brownification downgrade availability and transfer of essential fatty acids for human consumption

Fish are an important source of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) for birds, mammals and humans. In aquatic food webs, these highly unsaturated fatty acids (HUFA) are essential for many physiological processes and mainly synthetized by distinct phytoplankton taxa. Consumers at different trophic levels obtain essential fatty acids from their diet because they cannot produce these sufficiently de novo. Here, we evaluated how the increase in phosphorus concentration (eutrophication) or terrestrial organic matter inputs (brownification) change EPA and DHA content in the phytoplankton. Then, we evaluated whether these changes can be seen in the EPA and DHA content of piscivorous European perch (Perca fluviatilis), which is a widely distributed species and commonly consumed by humans. Data from 713 lakes showed statistically significant differences in the abundance of EPA- and DHA-synthesizing phytoplankton as well as in the concentrations and content of these essential fatty acids among oligo-mesotrophic, eutrophic and dystrophic lakes. The EPA and DHA content of phytoplankton biomass (mg HUFA g(-1)) was significantly lower in the eutrophic lakes than in the oligo-mesotrophic or dystrophic lakes. We found a strong significant correlation between the DHA content in the muscle of piscivorous perch and phytoplankton DHA content (r = 0.85) as well with the contribution of DHA-synthesizing phytoplankton taxa (r = 0.83). Among all DHA-synthesizing phytoplankton this correlation was the strongest with the dinoflagellates (r = 0.74) and chrysophytes (r = 0.70). Accordingly, the EPA + DHA content of perch muscle decreased with increasing total phosphorus (r(2) = 0.80) and dissolved organic carbon concentration (r(2) = 0.83) in the lakes. Our results suggest that although eutrophication generally increase biomass production across different trophic levels, the high proportion of low-quality primary producers reduce EPA and DHA content in the food web up to predatory fish. Ultimately, it seems that lake eutrophication and brownification decrease the nutritional quality of fish for human consumers. (C) 2016 The Authors. Published by Elsevier Ltd.Peer reviewe

Numerical Studies of the Two Dimensional XY Model with Symmetry Breaking Fields

We present results of numerical studies of the two dimensional XY model with four and eight fold symmetry breaking fields. This model has recently been shown to describe hydrogen induced reconstruction on the W(100) surface. Based on mean-field and renormalization group arguments,we first show how the interplay between the anisotropy fields can give rise to different phase transitions in the model. When the fields are compatible with each other there is a continuous phase transition when the fourth order field is varied from negative to positive values. This transition becomes discontinuous at low temperatures. These two regimes are separated by a multicritical point. In the case of competing four and eight fold fields, the first order transition at low temperatures opens up into two Ising transitions. We then use numerical methods to accurately locate the position of the multicritical point, and to verify the nature of the transitions. The different techniques used include Monte Carlo histogram methods combined with finite size scaling analysis, the real space Monte Carlo Renormalization Group method, and the Monte Carlo Transfer Matrix method. Our numerical results are in good agreement with the theoretical arguments.Comment: 29 pages, HU-TFT-94-36, to appear in Phys. Rev. B, Vol 50, November 1, 1994. A LaTeX file with no figure

A Comparative Study of Some Pseudorandom Number Generators

We present results of an extensive test program of a group of pseudorandom number generators which are commonly used in the applications of physics, in particular in Monte Carlo simulations. The generators include public domain programs, manufacturer installed routines and a random number sequence produced from physical noise. We start by traditional statistical tests, followed by detailed bit level and visual tests. The computational speed of various algorithms is also scrutinized. Our results allow direct comparisons between the properties of different generators, as well as an assessment of the efficiency of the various test methods. This information provides the best available criterion to choose the best possible generator for a given problem. However, in light of recent problems reported with some of these generators, we also discuss the importance of developing more refined physical tests to find possible correlations not revealed by the present test methods.Comment: University of Helsinki preprint HU-TFT-93-22 (minor changes in Tables 2 and 7, and in the text, correspondingly