Monitoring and Cordoning Wildfires with an Autonomous Swarm of Unmanned Aerial Vehicles

Unmanned aerial vehicles, or drones, are already an integral part of the equipment used by firefighters to monitor wildfires. They are, however, still typically used only as remotely operated, mobile sensing platforms under direct real-time control of a human pilot. Meanwhile, a substantial body of literature exists that emphasises the potential of autonomous drone swarms in various situational awareness missions, including in the context of environmental protection. In this paper, we present the results of a systematic investigation by means of numerical methods i.e., Monte Carlo simulation. We report our insights into the influence of key parameters such as fire propagation dynamics, surface area under observation and swarm size over the performance of an autonomous drone force operating without human supervision. We limit the use of drones to perform passive sensing operations with the goal to provide real-time situational awareness to the fire fighters on the ground. Therefore, the objective is defined as being able to locate, and then establish a continuous perimeter (cordon) around, a simulated fire event to provide live data feeds such as e.g., video or infra-red. Special emphasis was put on exclusively using simple, robust and realistically implementable distributed decision functions capable of supporting the self-organisation of the swarm in the pursuit of the collective goal. Our results confirm the presence of strong nonlinear effects in the interaction between the aforementioned parameters, which can be closely approximated using an empirical law. These findings could inform the mobilisation of adequate resources on a case-by-case basis, depending on known mission characteristics and acceptable odds (chances of success)

Intelligent Customer-driven Solution for Orthopedic and Pediatric Surgery Care (ICory): Final Report

This report summarizes main activities and achieved results of the ICory project, a co-innovation project funded by Business Finland and carried out during 2018-2021. ICory aimed at 1) co-creating an intelligent patient-centric digital solution for orthopedic and pediatric surgery care journeys; 2) assessing impact of the developed solution from both medical, patient, and business perspectives; 3) and developing ecosystemic business model for speeding up companies’ access to the international market. In ICory, the patient journey solutions were co-developed together with researchers, hospitals, and companies; effectiveness of the solutions were evaluated in two randomized controlled trials in Finland; Rehaboo! Exercise Game is being evaluated in a RCT in Singapore; a medicine delivery robot was developed and tested; research on business models was conducted; collaboration with three hospitals in Singapore and one Australian University was built. Results of the studies have been published in 27 scientific journal and conferences articles, and 2 doctoral dissertations were done during the project. The COVID-19 pandemic has affected functioning of the participating hospitals, delaying recruitment of patients and progression of the RCT studies. Analysis of the RCT data has started and the results will be published in several scientific articles after the project

Dynamical systems arising from random substitutions

Random substitutions are a natural generalisation of their classical `deterministic' counterpart, whereby at every step of iterating the substitution, instead of replacing a letter with a predetermined word, every letter is independently replaced by a word from a finite set of possible words according to a probability distribution. We discuss the subshifts associated with such substitutions and explore the dynamical and ergodic properties of these systems in order to establish the groundwork for their systematic study. Among other results, we show under reasonable conditions that such systems are topologically transitive, have either empty or dense sets of periodic points, have dense sets of linearly repetitive elements, are rarely strictly ergodic, and have positive topological entropy

Työllisyyden kuntakokeilut vedenjakajalla : Arviointitutkimuksen II väliraportti

Työllisyyden kuntakokeilujen arvioinnin toinen väliraportti perustuu kuntatason tilastoaineistoihin ja kokeilujen johdolle osoitettuun kyselyyn (n=164). Tilastollisissa arvioinneissa kokeilulla ei havaittu merkittäviä vaikutuksia työmarkkinoihin, työvoimapalveluiden tarjontaan tai kuntatalouteen. Kuitenkin palkkatuen ja kuntouttavan työtoiminnan käyttö näyttää lisääntyneen kokeilukunnissa. Puolet kyselyyn vastanneista arvioi kokeilujen toimivan vielä osin puutteellisesti, toinen puoli suurelta osin tavoitetulla tavalla. Pääosin palveluprosessit sujuvat vähintään melko hyvin. Yhteistyö alueellisen ”ekosysteemin” toimijoiden kanssa on parantunut, mutta TE-hallinnon kanssa siinä on monessa kokeilussa ollut vaikeuksia. Vastuutyöntekijämalli on laajasti käytössä, ja siihen ollaan tyytyväisiä. Kasvokkaisen ja yksilöllisen palvelun arvioidaan edistyneen. Uuden pohjoismaisen työvoimapalvelumallin soveltamisessa on ollut vaikeuksia, ja mallin kaavamaisuutta kritisoidaan. Resursseja pidetään monessa kokeilussa riittämättöminä ja henkilöstön rekrytoinnissa ja perehdyttämisessä on ollut ongelmia. Vaikeuksista huolimatta yleiskuva on, että kokeilut kokevat olevansa oikealla tiellä. Kehittämisessä ollaan vedenjakajalla: esiin piirtyvät uuden toimintakäytännön potentiaaliset vahvuudet ja toisaalta haasteet, joihin täytyy vastata, kun työvoimapalvelut siirretään kuntien vastuulle 2025.Tämä julkaisu on toteutettu osana valtioneuvoston selvitys- ja tutkimussuunnitelman toimeenpanoa. (tietokayttoon.fi) Julkaisun sisällöstä vastaavat tiedon tuottajat, eikä tekstisisältö välttämättä edusta valtioneuvoston näkemystä

Työllisyyden kuntakokeilut vedenjakajalla : Arviointitutkimuksen II väliraportti

Työllisyyden kuntakokeilujen arvioinnin toinen väliraportti perustuu kuntatason tilastoaineistoihin ja kokeilujen johdolle osoitettuun kyselyyn (n=164). Tilastollisissa arvioinneissa kokeilulla ei havaittu merkittäviä vaikutuksia työmarkkinoihin, työvoimapalveluiden tarjontaan tai kuntatalouteen. Kuitenkin palkkatuen ja kuntouttavan työtoiminnan käyttö näyttää lisääntyneen kokeilukunnissa. Puolet kyselyyn vastanneista arvioi kokeilujen toimivan vielä osin puutteellisesti, toinen puoli suurelta osin tavoitetulla tavalla. Pääosin palveluprosessit sujuvat vähintään melko hyvin. Yhteistyö alueellisen ”ekosysteemin” toimijoiden kanssa on parantunut, mutta TE-hallinnon kanssa siinä on monessa kokeilussa ollut vaikeuksia. Vastuutyöntekijämalli on laajasti käytössä, ja siihen ollaan tyytyväisiä. Kasvokkaisen ja yksilöllisen palvelun arvioidaan edistyneen. Uuden pohjoismaisen työvoimapalvelumallin soveltamisessa on ollut vaikeuksia, ja mallin kaavamaisuutta kritisoidaan. Resursseja pidetään monessa kokeilussa riittämättöminä ja henkilöstön rekrytoinnissa ja perehdyttämisessä on ollut ongelmia. Vaikeuksista huolimatta yleiskuva on, että kokeilut kokevat olevansa oikealla tiellä. Kehittämisessä ollaan vedenjakajalla: esiin piirtyvät uuden toimintakäytännön potentiaaliset vahvuudet ja toisaalta haasteet, joihin täytyy vastata, kun työvoimapalvelut siirretään kuntien vastuulle 2025.Den andra delrapporten av utvärderingen av kommunförsök med sysselsättning bygger på statistiska uppgifter på kommunal nivå och en enkät till ledningen för försöken (n=164). I statistiska utvärderingar fann man inga signifikanta effekter av experimentet på arbetsmarknaden, utbudet av arbetstjänster eller den kommunala ekonomin. Hälften av de som svarade på enkäten uppskattade att försöken fortfarande fungerar delvis ofullständigt, den andra hälften i stort sett som det var tänkt. I huvudsak går serviceprocesserna åtminstone ganska bra. Samarbetet inom regionala ”ekosystemet” har förbättrats, men det har funnits svårigheter med arbets- och näringsbyråerna i många försök. Den ansvarsfulla medarbetarmodellen används flitigt och man är nöjd med den. Implementeringen av personlig och individuell service bedöms ha kommit framåt. Det finns svårigheter att tillämpa den nya nordiska arbetsförmedlingsmodellen och modellens schematiska karaktär kritiseras. I många försök anses resurserna vara otillräckliga och det har varit problem med personalrekrytering. Trots svårigheterna är den allmänna bilden att försöken känner att de är på rätt väg. De står vid en vattendelare: de potentiella styrkorna i den nya verksamhetspraxisen lyfts fram, och å andra sidan de utmaningar som måste mötas när arbetskraftstjänsterna flyttas över till kommunerna 2025.The second interim report of the evaluation of the local government pilots on employment is based on statistical data at the municipal level and a survey addressed to the management of the trials (n=164). In statistical evaluations, no significant effects of the pilots were found on the labor market, the supply of labor services or the municipal economy. Half of survey respondents estimated that the pilots are not yet functioning quite properly, the other half largely as intended. Service processes run mainly at least fairly well. Cooperation within the regional ”ecosystem” has improved, but there have been difficulties with the PES offices. The responsible case manager model is widely used, and pilots are satisfied with it. Face-to-face and individual service is estimated to have progressed. There have been difficulties in implementing the new Nordic employment service model, and the model’s schematic nature is criticized. In many pilots, resources are considered insufficient and there have been problems with staff recruitment and training. Despite the difficulties, the general picture is that the pilots feel that they are on the right track. Pilots are at a watershed: the potential strengths of the new operating practice emerging, as well as challenges that must be met when employment services are transferred to the municipalities in 2025.nonPeerReviewe

Työllisyyden kuntakokeilujen arviointi : I väliraportti

Työllisyyden kuntakokeilujen 2021-2023 arviointitutkimuksen ensimmäisessä väliraportissa kuvataan kokeilujen käynnistymistä pääasiassa viiden esimerkkialueen (Pirkanmaa, Oulu, Helsinki, Pori, Etelä-Pohjanmaa) kokemusten ja kuntatason tilastojen valossa. Koronapandemia ja odotettua suurempi uuden henkilöstön rekrytointitarve erityisesti suurissa kunnissa ovat hidastaneet asiakkaiden palvelua, mikä havaitaan aktivointiasteen laskuna kokeilukunnissa kansalliseen keskiarvoon verrattuna. Kokeiluissa valmistellaan palvelujen kunnallistamista vuonna 2024 tilanteessa, jossa samanaikaisesti ollaan siirtymässä ”Pohjoismaiseen palvelumalliin” vuonna 2022 ja työvoima- sekä sosiaali- ja terveyspalvelujen yhteistyön rakenteet muuttuvat sote-uudistuksen myötä 2023. Uuden palveluekosysteemin kehittäminen on edistynyt selvimmin osaamisen kehittämisen alueella, mutta yritys- ja työnantajapalveluiden ja kuntoutus- ja työkykypalveluiden yhteiskehittäminen etsii muotojaan. Raportissa nousee esille tarve vahvistaa yhteiskehittämistä valtion ja kuntien kesken, kuntien välistä vertaisoppimista, yrityspalveluja koskevaa yhteistyötä, asiakaskohtaamista, kuntoutus- ja työkykypalveluiden yhteistyötä uusissa rakenteissa, monenkeskisen työllisyyden ekosysteemin johtamista, ja yhteisen tiedolla johtamista palvelevan tietojärjestelmän kehittämistä. Havaintoja verrataan muiden maiden kokemuksiin. Työllisyysvaikutusten arviointi on mahdollista vasta tulevaisuudessa.Tämä julkaisu on toteutettu osana valtioneuvoston selvitys- ja tutkimussuunnitelman toimeenpanoa. (tietokayttoon.fi) Julkaisun sisällöstä vastaavat tiedon tuottajat, eikä tekstisisältö välttämättä edusta valtioneuvoston näkemystä

Neglecting diurnal variations leads to uncertainties in terrestrial nitrous oxide emissions

Nitrous oxide (N2O) is an important greenhouse gas produced in soil and aquatic ecosystems. Its warming potential is 296 times higher than that of CO2. Most N2O emission measurements made so far are limited in temporal and spatial resolution causing uncertainties in the global N2O budget. Recent advances in laser spectroscopic techniques provide an excellent tool for area-integrated, direct and continuous field measurements of N2O fluxes using the eddy covariance method. By employing this technique on an agricultural site with four laser-based analysers, we show here that N2O exchange exhibits contrasting diurnal behaviour depending upon soil nitrogen availability. When soil N was high due to fertilizer application, N2O emissions were higher during daytime than during the night. However, when soil N became limited, emissions were higher during the night than during the day. These reverse diurnal patterns supported by isotopic analyses may indicate a dominant role of plants on microbial processes associated with N2O exchange. This study highlights the potential of new technologies in improving estimates of global N2O sources.Peer reviewe

Genetic fine mapping and genomic annotation defines causal mechanisms at type 2 diabetes susceptibility loci.

We performed fine mapping of 39 established type 2 diabetes (T2D) loci in 27,206 cases and 57,574 controls of European ancestry. We identified 49 distinct association signals at these loci, including five mapping in or near KCNQ1. 'Credible sets' of the variants most likely to drive each distinct signal mapped predominantly to noncoding sequence, implying that association with T2D is mediated through gene regulation. Credible set variants were enriched for overlap with FOXA2 chromatin immunoprecipitation binding sites in human islet and liver cells, including at MTNR1B, where fine mapping implicated rs10830963 as driving T2D association. We confirmed that the T2D risk allele for this SNP increases FOXA2-bound enhancer activity in islet- and liver-derived cells. We observed allele-specific differences in NEUROD1 binding in islet-derived cells, consistent with evidence that the T2D risk allele increases islet MTNR1B expression. Our study demonstrates how integration of genetic and genomic information can define molecular mechanisms through which variants underlying association signals exert their effects on disease