Bayesian Structure and Parameter Learning of Sum-Product Networks

Sum-product networks (SPN) are graphical models capable of handling large amount of multi- dimensional data. Unlike many other graphical models, SPNs are tractable if certain structural requirements are fulfilled; a model is called tractable if probabilistic inference can be performed in a polynomial time with respect to the size of the model. The learning of SPNs can be separated into two modes, parameter and structure learning. Many earlier approaches to SPN learning have treated the two modes as separate, but it has been found that by alternating between these two modes, good results can be achieved. One example of this kind of algorithm was presented by Trapp et al. in an article Bayesian Learning of Sum-Product Networks (NeurIPS, 2019). This thesis discusses SPNs and a Bayesian learning algorithm developed based on the earlier men- tioned algorithm, differing in some of the used methods. The algorithm by Trapp et al. uses Gibbs sampling in the parameter learning phase, whereas here Metropolis-Hasting MCMC is used. The algorithm developed for this thesis was used in two experiments, with a small and simple SPN and with a larger and more complex SPN. Also, the effect of the data set size and the complexity of the data was explored. The results were compared to the results got from running the original algorithm developed by Trapp et al. The results show that having more data in the learning phase makes the results more accurate as it is easier for the model to spot patterns from a larger set of data. It was also shown that the model was able to learn the parameters in the experiments if the data were simple enough, in other words, if the dimensions of the data contained only one distribution per dimension. In the case of more complex data, where there were multiple distributions per dimension, the struggle of the computation was seen from the results

Toimintaohjeen laatiminen uhka- ja väkivaltatilanteissa toimimiseen tehostetussa palveluasumisyksikössä

Toiminnallisen opinnäytetyön tarkoituksena oli tehdä toimeksiantajan käyttöön toimintaohje väkivalta- ja uhkatilanteissa toimimiseen tehostetussa palveluasumisyksikössä. Opinnäytetyön tuotos tehtiin yhteistyössä toimeksiantajan kanssa. Opinnäytetyö toteutettiin työelämälähtöisesti toimeksiantajan tarpeet huomioiden. Tutkimusten valossa ikääntyneiden alkoholin käyttö on lisääntynyt, mikä näkyy myös palveluasumisyksiköissä. Tämä asettaa myös huomioitavia riskitilanteita palveluasumisyksiköissä, kuten asukkaiden ja työntekijöiden tapaturmia. Muistisairailla esiintyy myös eri syistä johtuvia sekavuustiloja, jotka voivat osaltaan lisätä arvaamatonta käytöstä. Tämän opinnäytetyön tavoitteena on lisätä palveluasumisyksikössä työskentelevien työntekijöiden tietoa uhkaavissa tilanteissa toimisesta, sekä antaa työntekijöille valmiuksia toimia edellämainituissa tilanteissa. Opinnäytetyön tuotoksen eli toimintaohjeen avulla on tarkoituksena selkiyttää ja yhtenäistää työntekijöiden toimintaa uhkaavissa tilanteissa. Toimintaohje sisältää ajantasaista ja tutkittua tietoa uhkaavasti- ja tai väkivaltaisesti käyttäytyvien henkilöiden kohtaamisesta. Toimintaohje toimitettiin toimeksiantajalle paperisena versiona, sekä myös sähköisenä, jotta mahdollisia muutoksia toimintaohjeeseen kyetään tulevaisuudessa tekemään helposti. Sähköinen toimintaohje lisää myös työn hyödynnettävyyttä mahdollisesti muihin Peruspalvelukeskus Oivan palveluasumisyksiköihin. Palveluasumisyksikön työntekijöitä pyydettiin arvioimaan toimintaohjeen selkeyttä ja hyödynnettävyyttä muutamin suljetuin kysymyksin. Kaikki vastaajat kokivat toimintaohjeen tarpeelliseksi lisääntyneen väkivallan uhan vuoksi. Vastaajat kokivat työn selkeäksi, hyödylliseksi, sekä kattavaksi.The aim of this practice-based thesis was to produce a plan of action when facing violence and threatening situations in housing services for the elderly. This bachelor's thesis was made in collaboration with the commissioner and implemented by taking into account the work-based needs and the commissioner’s wishes. According to studies, the consuming of alcohol between the elderly has increased which can be seen in elderly's housing services too. This fact increases the chance of risky situations such as the elderly's and staff's accidents. There is also a possibility for a state of mental confusion, especially with people with memory disorders, which might cause unpredictable behavior. The purpose of this bachelor's thesis is to increase knowledge on how to act in certain threatening situations between people who work at elderly's housing services. The produced plan aims to standardize and clarify how staff should act in those situations. These plans of actions contain the most recent information on how violent and/or threatening people should be confronted. The plans of action were given to the commissioner in paper and electronic versions. The electric version also makes possible that the procedure can be used in other housing services in Basic Service Centre Oiva. The staff of the housing service was requested to evaluate the clarity and usefulness of the procedure with a few closed questions. The plans of action were seen as necessary because of the increased threat of violence. The plans were also seen unmistakable, useful and broad

Effects of germination and fermentation on folates of blue lupin

Folaatti on vesiliukoinen B-vitamiinien ryhmään kuuluva vitamiini. Folaatin tärkein tehtävä elimistössä on osallistua C1-metaboliareaktioihin, ja folaatin puutos voi johtaa muun muassa megaloblastiseen anemiaan, sikiön hermostoputken sulkeutumishäiriöihin ja sydän- ja verisuonitauteihin. Suomessa elintarvikkeiden täydentäminen folaateilla ei ole pakollista, mutta folaattien saanti on kuitenkin liian vähäistä. Aiempien tutkimusten perusteella sinilupiini (Lupinus angustifolius) vaikuttaisi olevan hyvä folaatin lähde, ja etenkin Haags Blaue - sinilupiinilajikkeen on myös havaittu soveltuvan hyvin Suomen viljelyolosuhteisiin. Tutkimuksessa tavoitteena oli tutkia, voitaisiinko sinilupiinin folaattipitoisuutta suurentaa ennestään idätyksen ja fermentoinnin avulla. Lisäksi tarkoituksena oli tutkia kyseisten prosessointimenetelmien vaikutuksia sinilupiinin folaattivitameerijakaumaan, jotta saataisiin selville, ovatko prosessoinnin myötä muodostuvat folaatit stabiileja. Idätyskokeita tehtiin yhteensä kolme. Kahdessa kokeessa siemenet liotettiin vedessä ennen varsinaista idätystä ja yhdessä kokeessa liotus tehtiin maitohappoliuoksessa. Idätyksen kesto oli neljä tai viisi vuorokautta, ja näytteet kerättiin päivittäin. Fermentointikoe tehtiin sekä kuorituista lupiinin siemenistä tehdylle jauholle että kaksi vuorokautta idätetyistä, kuorituista siemenistä tehdylle jauholle. Kummallakin matriisilla tutkittiin folaattien tuottoa kahdella eri mikrobilla, joita olivat Streptococcus thermophilus ja Saccharomyces cerevisiae. Fermentointi S. cerevisiae -hiivalla tehtiin lisäksi sekä glukoosilisällä että ilman lisättyä glukoosia. Fermentointikokeista otettiin näytteet aikapisteissä 0 h ja 24 h. Kokonaisfolaattipitoisuudet määritettiin mikrobiologisella menetelmällä ja vitameerijakaumat erittäin suuren erotuskyvyn nestekromatografiamenetelmällä (UPLC). Idätyksellä saatiin parhaimmillaan 2-kertaistettua kuoritun siemenen folaattipitoisuus. Idätettyjen kuorittujen siementen folaateista 77–88 % oli 5-metyylitetrahydrofolaattia, joka on verrattain stabiili vitameeri. Idättämättömässä ydinjauhossa kyseisen vitameerin osuus oli noin 60 %, joten osuus suurentui idätyksen myötä. Samalla myös hyvin epästabiilin tetrahydrofolaatin osuus pienentyi. S. thermophilus ei tuottanut folaattia lupiinijauhoihin. Hiivafermentoinnilla saatiin 1,8-kertaistettua glukoosilisällisen idättämättömän jauhon folaattipitoisuus verrattaessa kyseisen näytteen aikapisteiden 0 h ja 24 h folaattipitoisuuksia. Idätetty jauho puolestaan oli sellaisenaan riittävän ravinteikas kasvualusta hiivalle. Idätyksellä saatiin selvästi suurennettua lupiinin siementen folaattipitoisuutta ja suuri osa muodostuneista folaateista oli stabiileja vitameerejä. Stabiilien vitameerien muodostuminen on elintarvikekäytön kannalta olennaista, joten siltäkin osin idätys on lupaava prosessointimenetelmä. Fermentointikokeen perusteella S. cerevisiae vaikuttaisi lupaavalta folaattia lupiinijauhoon tuottavalta mikrobilta. Kuitenkin fermentointikoe tulisi toistaa ja suorittaa steriloidulla jauholla, jotta S. cerevisiae -hiivan todellista folaatin tuottoa voitaisiin tutkia.Folate is a water-soluble vitamin that belongs to the vitamin B group. The most important function of folate is to participate in C1 metabolism, and folate deficiency can lead to megaloblastic anaemia, neural-tube defects or coronary diseases. In Finland the folate fortification of food products is not mandatory and the intake of folate is still too low. Based on previous studies, blue lupin (Lupinus angustifolius) seems to be a good source of folate, especially the Haags Blaue variety, which has shown to be suitable for cultivation under Finnish environmental conditions. The aim of this research was to study if the folate concentration of blue lupin could be increased with germination and fermentation. In addition, the purpose was to examine how these bioprocessing methods would affect vitamer distribution of folates. Three germination experiments were performed, two with seeds that were soaked overnight in water and one with seeds that were soaked in lactic acid solution. The duration was four or five days and the samples were collected daily. The fermentation experiment was performed with kernel flour from non-germinated seeds and kernel flour from seeds that were germinated for two days. The synthesis of folate was studied using two microbes: Streptococcus thermophilus and Saccharomyces cerevisiae. The fermentation with S. cerevisiae yeast was made both with and without glucose addition. Samples were taken at 0 and 24 h. Total folate concentrations of samples were analysed with a microbiological method and the vitamers were analysed with an ultra-high-performance liquid chromatography method (UPLC). The folate concentration of seeds increased 2-fold by germination. The proportion of 5-methyltetrahydrofolate increased significantly during germination, from 60 % in nongerminated kernel flour to 77–88 % in germinated dehulled seeds. S. thermophilus did not produce folates in lupin flours. The folate content of non-germinated flour was increased 1.8-fold by yeast fermentation between 0 and 24 h, and yeast needed the glucose addition. However, glucose addition did not have an impact on folate concentrations of kernel flour from germinated seeds. Germination significantly increased the folate content of lupin seeds, and the greatest proportion of folates were stable vitamers. Stability of vitamers is important for the folates of food products thus germination of lupin seeds appears to be an interesting processing method. On the basis of the fermentation experiment, S. cerevisiae is a promising folate producing microbe when using lupin flour as a matrix. The fermentation experiment should still be repeated and performed using sterilised flour so that the actual production of folate by S. cerevisiae could be studied

Cereal β-glucan in aqueous solutions : Oxidation and structure formation

Cereal (1→3)(1→4)-β-D-glucan, known as β-glucan, has both technological and physiological functionality related to its ability to increase viscosity in solutions. The viscosity is dependent on the molar mass, concentration and solubility of β-glucan, and thus any degradation during processing and storage may diminish its functionality. Quite recently, chemical oxidation was shown to be one factor leading to the degradation of β-glucan. The present study aimed to investigate the hydroxyl radical-mediated oxidation of cereal β-glucan, including the pathways and reaction products. Additionally, oxidised lipids were tested as a source of radicals in β-glucan oxidation. Finally, the physicochemical properties (e.g. aggregation and gelation) were studied in order to understand the influence of oxidation on functionality. Hydrogen peroxide was shown to be the strongest oxidant, leading to both oxidative degradation and the formation of oxidised groups (e.g. carbonyl groups) within the chain. Additionally, oxidation of reducing end glucose units led to the formation of arabinose and formic acid. With ascorbic acid the oxidation was milder and mostly scission of β-glucan occurred. This difference was also seen in the aggregation behaviour, with very large but densely packed aggregates being formed when oxidising β-glucan with hydrogen peroxide. With ascorbic acid, fewer aggregates were formed and they could not be separated from single oxidised molecules during field-flow fractionation. This finding suggests the formation of cross-links via the oxidised groups in the molecules. The study showed for the first time that cereal β-glucan can be degraded by radicals from lipid oxidation although the oxidative degradation was significantly milder than with hydrogen peroxide. The gelation of cereal β-glucan has been shown to be affected by the molar mass and structure (e.g. the ratio of DP3 and DP4 units) of β-glucan. However, former studies show gelation only at relatively high concentrations. In this study, gelation of barley and oat β-glucans (both native and oxidised) was shown with 1% and 1.5% solutions, respectively, when using optimised dissolution temperatures that resulted in partial solubilisation of β-glucan molecules. The partial dissolution was proposed to enable formation of nucleation cites for gelation. In this study, changes in the structure and physicochemical properties of barley and oat β-glucans due to oxidation were demonstrated. Additionally, gelation of both non-oxidised and oxidised β-glucan was shown at concentrations relevant for food products. The results of this study provide an understanding of the role of oxidation for the stability of β-glucan in processing and storage of foods. The study suggests that gelation of β-glucan could overcome the negative effects of oxidation-related viscosity loss.Viljan (1→3)(1→4)-β-D-glukaanilla on sekä teknologisia että fysiologisia vaikutuksia liittyen sen kykyyn muodostaa viskooseja liuoksia. Viskositeettiin vaikuttavat β-glukaanin moolimassa, pitoisuus ja liukoisuus, ja siten prosessoinnin ja varastoinnin aikana tapahtuva β-glukaanin mahdollinen pilkkoutuminen voi vaikuttaa sen toiminnallisiin ominaisuuksiin. Kemiallisen hapettumisen on hiljattain tutkittu olevan yksi β-glukaanin pilkkoutumiseen johtava tekijä. Tämän työn tavoitteena oli tutkia hydroksyyliradikaalien myötä tapahtuvaa viljan β-glukaanin hapettumista. Lisäksi työssä tutkittiin lipidiradikaalien aikaansaamaa β-glukaanin hapettumista. Tutkimuksen tavoitteena oli myös selvittää hapettumisreaktioiden vaikutuksia fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin, kuten aggregoitumiseen ja geeliytymiseen Tutkituista hapetusreagensseista vetyperoksidi oli voimakkain, ja se johti sekä β-glukaanin pilkkoutumiseen että hapettuneiden ryhmien muodostumiseen β-glukaanin rakenteeseen. Lisäksi pelkistävän pään hapettuessa muodostui arabinoosia ja muurahaishappoa. Askorbiinihapolla hapettaessa hapettuminen oli miedompaa ja johti lähinnä β-glukaanin pilkkoutumiseen. Myös aggregoitumiskäyttäytymisessä havaittiin eroja riippuen käytetystä hapetusreagenssista, sillä vetyperoksidilla hapettaessa muodostui pilkkoutumisen ohella suuria, mutta tiiviisti pakkautuneita aggregaatteja, kun taas askorbiinihapolla hapettaessa aggregoituminen oli vähäisempää. Tämän eron aggregoitumisessa esitettiin liittyvän erilaiseen hapettuneiden ryhmien määrään. Tutkimus osoitti ensimmäistä kertaa, että lipidien hapettumisessa muodostuvat radikaalit voivat pilkkoa β-glukaania, vaikka pilkkoutuminen olikin huomattavasti vähäisempää kuin vetyperoksidilla hapettaessa. Viljan β-glukaanin geeliytymisen on osoitettu riippuvan β-glukaanin moolimassasta ja rakenteesta (mm. DP3- ja DP4-yksiköiden suhteellisesta määrästä), ja aiemmat tutkimukset ovat näyttäneet β-glukaanin geeliytyvän vain melko suurina pitoisuuksina. Tässä tutkimuksessa ohran ja kauran β-glukaanien todettiin geeliytyvän jo 1- ja 1,5-prosenttisina liuoksina, kun liuotuslämpötila optimoitiin sellaiseksi, että se mahdollisti β-glukaanin osittaisen liukenemisen. Tämän osittaisen liukenemisen esitettiin johtavan geeliytymisen nukleaatiokohtien muodostumiseen. Tässä työssä esitettiin ohran ja kauran β-glukaanien hapettumisen myötä tapahtuvia muutoksia rakenteellisissa ja fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissa. Tulokset selventävät, minkälainen merkitys prosessoinnin ja varastoinnin aikaisella hapettumisella voi olla β-glukaanin stabiiliudelle. Lisäksi β-glukaanien osoitettiin geeliytyvän pieninä pitoisuuksina, jona β-glukaani esiintyy elintarvikkeissa. Näin β-glukaanin geeliytyminen voi korvata pilkkoutumisen myötä tapahtuvan viskositeetin alenemisen ja siten olla suotuisaa β-glukaanin toiminnallisuuden kannalta

Gelation of cereal β-glucan at low concentrations

Viscosity of cereal beta-glucan during digestion is considered to be a vital factor for its health effects. Thus, studies on solution properties and gelation are essential for understanding the mechanisms of the beta-glucan functionality. The aim of this study was to investigate the effect of the dissolution temperature on gelation of cereal beta-glucan at low concentrations that are relevant for food products. The rheological properties of oat and barley beta-glucans (OBG and BBG) using three dissolution temperatures (37 degrees C, 57 degrees C and 85 degrees C) at low concentration (1.5% and 1%, respectively) were studied for 7 days. Additionally, the beta-glucans were oxidised with 70 mM H2O2 and 1 mM FeSO4 x 7H(2)O as a catalyst, to evaluate the consequence of oxidative degradation on the gelation properties. The study showed that dissolution at 85 degrees C did not result in gelation. The optimal dissolution temperature for gelation of OBG was 37 degrees C and for gelation of BBG 57 degrees C. At these temperatures, also the oxidised OBG and BBG gelled, although the gel strength was somewhat lower than in the non-oxidised ones. Gelation was suggested to require partial dissolution of beta-glucan, which depended on the molar mass and aggregation state of the beta-glucan molecule. Therefore, the state of beta-glucan in solution and its thermal treatment history may affect its technological and physiological functionality. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.Peer reviewe

The effect of deamidation and lipids on the interfacial and foaming properties of ultrafiltered oat protein concentrates

The aim of this study was to investigate the air-water interfacial and foaming properties of oat protein concentrates produced by an enzyme-aided ultrafiltration method with and without deamidation. A further aim was to determine the role of polar and non-polar lipids at the air-water interface and in foams. The deamidated and ultrafiltered oat protein concentrate (DE-UF-OPC) exhibited higher surface tension compared to the ultrafiltered oat protein concentrate (UF-OPC). DE-UF-OPC had a significantly higher negative zeta potential value (−50 mV) compared to the UF-OPC (−38 mV) at pH 7.0. The higher net charge of the DE-UF-OPC may have decreased the equilibrium concentration of oat proteins at the interfacial layer due to higher repulsion between them. Both of the ethanol extracted OPCs exhibited higher surface tension values most likely due to the partial denaturation of albumins and/or globulins. Removal of the majority of non-polar lipids had no effect on the equilibrium surface tension of OPCs. DE-UF-OPC and UF-OPC exhibited some, but limited foaming ability. The removal of non-polar lipids significantly improved the foamability and stability of DE-UF-OPC and UF-OPC, but the removal of polar lipids only improved the foamability of DE-UF-OPC.Peer reviewe

Reaction pathways during oxidation of cereal β-glucans

Oxidation of cereal beta-glucans may affect their stability in food products. Generally, polysaccharides oxidise via different pathways leading to chain cleavage or formation of oxidised groups within the polymer chain. In this study, oxidation pathways of oat and barley beta-glucans were assessed with different concentrations of hydrogen peroxide (H2O2) or ascorbic acid (Asc) with ferrous iron (Fe2+) as a catalyst. Degradation of beta-glucans was evaluated using high performance size exclusion chromatography and formation of carbonyl groups using carbazole-9-carbonyloxyamine labelling. Furthermore, oxidative degradation of glucosyl residues was studied. Based on the results, the oxidation with Asc mainly resulted in glycosidic bond cleavage. With H2O2, both glycosidic bond cleavage and formation of carbonyl groups within the beta-glucan chain was found. Moreover, H2O2 oxidation led to production of formic acid, which was proposed to result from Ruff degradation where oxidised glucose (gluconic acid) is decarboxylated to form arabinose. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.Peer reviewe

Desarrollo de alianzas en la región de la IGAD

¿Cómo pueden las alianzas y los enfoques innovadores mejorar la coherencia de las políticas y su efectividad en la región de la IGAD en el contexto de los desastres y el cambio climático

Ilmastonmuutos ja virtaamien muuttuminen Kemi-, Kymi- ja Lieksanjoen alueilla

Ilmastonmuutoksen myötä Suomessa lämpötila keskimäärin nousee ja sademäärä kasvaa. Vuoden keskilämpötilan on ennustettu nousevan jaksoon 2020–2049 mennessä noin 1,5–2 asteella ja sademäärän kasvavan 5–7 % verrattuna vertailujaksoon 1981–2010. Pääsääntöisesti lämpötilat nousevat ja sateet lisääntyvät eniten talvella. Vielä jakson 2020–2049 aikana eri kasvihuonekaasuskenaarioiden (RCP-skenaariot) tuottamat muutokset eivät poikkea toisistaan kovinkaan paljoa. Vuosisadan edetessä skenaarioitten väliset erot käyvät yhä selvemmiksi. Ilmastonmuutos vaikuttaa myös virtaamiin; tulevia muutoksia arvioitiin SYKEn Vesistömallijärjestelmän hydrologista mallia käyttäen. Mallinnetut muutokset keskivirtaamassa Kemijoella, Kymijoella ja Lieksanjoella eli Kemijoki Oy:n toimialueella ovat melko pieniä: jaksolla 2020–2049 keskivirtaamat kasvavat 2–7 %, jaksolla 2040–2069 4–11 % ja jaksolla 2070–2099 4–19 %. Vuosisadan lopulla erot eri RCP-skenaarioiden välillä sen sijaan muodostuvat varsin suuriksi, koska suurimpia kasvihuonekaasupäästöjä vastaava skenaario ennakoi sadannan kasvavan voimakkaasti. Eri vuodenaikojen virtaamat muuttuvat enemmän kuin koko vuoden keskiarvot. Talven ja kevään virtaamat kasvavat kaikissa tarkastelluissa vesistöissä. Vastaavasti kesän virtaamat pienenevät, kun kevään virtaamahuiput aikaistuvat. Syksyn virtaamien muutoksen suunta taas vaihtelee vesistöalueittain. Vaikka keskilämpötilat ilmastonmuutoksen edetessä kohoavatkin, kylmiä sääjaksoja koetaan edelleen ajoittain. Sääolot vaihtelevat suuresti vuodesta toiseen tulevaisuudessakin. Talvella lämpötilojen vaihteluitten ennustetaan pitkällä tähtäimellä tasaantuvan, jolloin kovimmat pakkaset leudontuisivat enemmän kuin mitä keskilämpötila kohoaa. Kesällä lämpötilan vaihteluissa ei ole odotettavissa suurta muutosta. Tulvien suuruus määräytyy lumen kertymisen, lämpötilan ja sademäärän mukaan, joten myös tulvien esiintyminen ja voimakkuus muuttuvat ilmastonmuutoksen seurauksena. Kemijoella tulvat pysyvät keskimääräisillä skenaarioilla ennallaan tai pienenevät hieman, mutta märimmillä skenaarioilla tulvat voivat lähitulevaisuudessa myös kasvaa. Lieksanjoella tulvat pienenevät, mutta Kymijoella ne kasvavat etenkin talvitulvien yleistyessä. Eri ilmastoskenaariot tuottavat varsin erilaisia arvioita tulvien muuttumisesta, mikä kuvastaa ilmastonmuutokseen liittyvää epävarmuutta. Epävarmuutta liittyy myös mm. työssä käytetyn SYKEn Vesistömallijärjestelmän laskelmiin