Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Ajankohtaista

Väitös matematiikan alalta, M.Sc. Armando Gutierrez 22.11.2019

11. marraskuuta 2019
Väitöskirjan nimi on “Metric compactification of Banach spaces”

Vastaväittäjänä toimii Dr. Bas Lemmens, University of Kent, UK.

Kustos on professori Kalle Kytölä, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, matematiikan ja systeemianalyysin laitos.

Väittelijän yhteystiedot: Armando W. Gutiérrez, matematiikan ja systeemianalyysin laitos, wladimir.gutierrez@aalto.fi, +593443075558


Emeritusprofessori Raimo P. Hämäläisen elämäntyötä kunnioitettiin vuoden 2019 Frank P. Ramsey mitalilla

23. lokakuuta 2019
Professor Hämäläinen receiving his prize medal
Palkintojenjakotilaisuus Seattlessa.

Lisää aiheesta täältä:
https://www.aalto.fi/fi/uutiset/professorille-kansainvalinen-palkinto-paatoksenteon-tutkimuksesta

Väitös matematiikan alalta, DI Teemu Häkkinen, 21.10.2019

10. lokakuuta 2019

Väitöskirjassa “On Computational modeling of Biological Development” tutkittiin biologisen kaavoituksen ja kehityksen laskennallista mallintamista. Tutkimuksissa keskityttiin erityisesti kielen makunystyrmien kaavoituksen sekä hampaan kiilteen kehityksen mallintamiseen.

Biologisten rakenteiden, kuten elinten, muodostumisen ymmärtäminen on keskeisimpiä ja suurimpia haasteita biologiassa. Rakenteiden muodostuminen voidaan usein karkeasti jakaa kaavoitukseen ja kasvuun, jotka kuitenkin muodostavat useissa tapauksessa monimutkaisen ja dynaamisen kokonaisuuden: Kaavoitus ohjaa kasvua, mutta toisaalta myös kasvu vaikuttaa kaavoitukseen. Sekä kaavoitusta että kasvua on mahdollista tutkia kokeellisesti monissa systeemeissä, esimerkiksi hampaissa, mutta noiden prosessien ymmärtäminen pelkästään kokeellisin keinoin on osoittautunut haastavaksi. Tietokonemallit voivat tarjota tehokkaan työkalun kaavoituksen ja kasvun ymmärtämiseen: Malleja voidaan käyttää hypoteesien testaamiseen, ja ne voivat myös auttaa kohdentamaan prosesseja muokkaavia kokeita keskeisimpiin tekijöihin tutkittavassa systeemissä.

Tässä väitöskirjassa tutkittiin biologisten kaavoitus- ja kasvuprosessien laskennallista mallintamista. Tutkittavia systeemejä olivat kielen makunystyrmien muodostuminen ja hampaiden kehitys. Makunystyrmien kaavoitukselle ehdotettiin laboratoriokokeiden ja tietokonemallin pohjalta mekanismia, jossa makunystyrmien kokoon vaikuttava kehityksellinen prosessi toimii kasvutekijän paikallista diffuusiota säätelemällä. Hampaiden kehityksessä tarkasteltiin erityisesti kiilteen muodostumista: Kiilteen erittävän solurintaman käyttäytymiselle muodostettiin tietokonemalli, joka pystyy uskottavasti toistamaan paksun kiilteen pinnan muodot lähtien liikkeelle kiilteen alla olevista rakenteista. Mallia sovellettiin tutkimuksissa sian, ihmisen ja orangin hampaisiin. Väitöskirjassa muodostettiin myös yleistason kudoskasvun malli, jossa kasvavan kudoksen käyttäytymistä kuvataan nestedynamiikan yhtälöillä. Tutkimuksessa kehitettiin tehokas numeerinen alusta mallin yhtälöiden ratkaisemiseen.

Vastaväittäjänä toimii professori Nicolas Goudemand, Institut de Génomifique Fonctionnelle de Lyon (IGFL), ENS Lyon, Ranska.

Kustos on professori Antti Hannukainen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, matematiikan ja systeemianalyysin laitos.

Väittelijän yhteystiedot: Teemu Häkkinen, University of California, San Francisco, +1-(415)-676-0215, teemu.hakkinen@aalto.fi

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulun ilmoitustaululla Konemiehentie 2, Espoo


Väitös matematiikan alalta, M.Sc. Matthias Grezet, 17.10.2019

2. lokakuuta 2019

Väitöskirjan "On Matroid Theory and Distributed Data Storage" päätavoitteena on hajautettuun tallennukseen liittyvien parametrien välisten hyötysuhteiden johtaminen, kun käytetty tallennuskoodi on nk. paikallisesti korjaava koodi. Lisäksi analysoidaan optimaalisten paikallisesti korjaavien tallennuskoodien erilaisia korjausominaisuuksia johtamalla ja hyödyntämällä yhteyksiä matroiditeoriaan.

Vastaväittäjänä toimii Dr. Thomas Britz, University of New South Wales, Australia. 

Kustos on professori Camilla Hollanti, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, matematiikan ja systeemianalyysin laitos.

Väittelijän yhteystiedot: Matthias Grezet, Department of Mathematics and Systems Analysis, matthias.grezet@aalto.fi, +358 505052525

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulun ilmoitustaululla Konemiehentie 2, Espoo.


Väitös systeemi- ja operaatiotutkimuksen alalta, DI Vilma Virasjoki 6.9.2019

27. elokuuta 2019

Energiajärjestelmissä tuotetaan yhä enemmän vähäpäästöistä, mutta sääolosuhteiden takia vaihtelevasti saatavaa uusiutuvaa energiaa. Kehitys johtuu osaltaan energia- ja ilmastopolitiikasta, jonka muita keskeisiä tavoitteita ovat energiatehokkuuden lisääminen ja kansallisten markkinoiden yhdistäminen. Muutoksen ennakoitavuuden ja onnistumisen kannalta on tärkeää arvioida, miten järjestelmien taloudellinen tehokkuus, tekninen toimivuus ja tuotannolliset päästöt kehittyvät. Väitöskirjassa näitä vaikutuksia on tarkasteltu Pohjoismaiden sekä läntisen Euroopan sähkö- ja energiajärjestelmissä.

Sähkön laajamittainen varastointi tukee järjestelmän joustavuutta. Väitöskirjan tulosten mukaan se vähentää sähkönsiirtoverkon kuormittumista sekä säätövoiman tarvetta, joskin tuotantorakennetta muuttaessaan se voi hetkellisesti kasvattaa hiilidioksidipäästöjä. Sähköjärjestelmien yhdistymisen eli esimerkiksi maiden välisten siirtokapasiteettien lisäämisen myötä päätökset yhtäällä vaikuttavat laajalti eri maihin ja niissä toimiviin osapuoliin.

Sähkön tuotantopäätöksiä ei tehdä keskitetysti, vaan ne perustuvat sähkön kysyntään ja tarjontaan markkinoilla, joilla tuottajat pyrkivät voiton maksimointiin. Jos tuottajilla on vahva markkina-asema eli valtaa vaikuttaa hintoihin omaksi edukseen, markkinoiden tehokkuus kärsii. Väitöskirjan tulosten valossa tällaisen markkina-aseman käyttö vaikuttaa sekä sähkön varastointiin että varastoinvestointien kokoon ja sijaintiin. Yhdistetyn sähkön- ja lämmöntuotannon kautta vaikutukset voivat näkyä myös kaukolämmössä.

Väitöskirjan mallit perustuvat optimoinnin ja komplementaarisen mallinnuksen menetelmiin sekä osin myös simulointiin. Ne tukevat esimerkiksi energia-alan investointien ja energiapolitiikan päätöksentekoa.

Vastaväittäjänä toimii professori Steven Gabriel, University of Maryland, USA.

Kustos on professori Ahti Salo Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulusta, matematiikan ja systeemianalyysin laitokselta.

Väittelijän yhteystiedot: Vilma Virasjoki, Matematiikan ja systeeminalayysin laitos, vilma.virasjoki@aalto.fi

https://www.aalto.fi/fi/tapahtumat/vaitos-systeemi-ja-operaatiotutkimuksen-alalta-di-vilma-virasjoki-0


Ahti Salo palkittu monitavoitteisen päätöksenteon kehittämisestä

21. elokuuta 2019
Ahti Salo. Image; Matthew Allinson.
Professori Ahti Salo sai Edgeworth-Pareto -palkinnon Istanbulissa pidetyssä International Society on Multiple Criteria Decision Making (MCDM) -konferenssissa, joka järjestettiin nyt 25. kertaa. Salo kehittää ja soveltaa menetelmiä päätösongelmiin, joita ratkaistaessa on huomioitava monia tavoitteita, merkittäviä epävarmuuksia sekä resurssi- ja loogisia rajoituksia.


Joka toinen vuosi myönnettävä Edgeworth-Pareto -palkinto on MCDM-seuran merkittävin tunnustus tutkijalle, joka on osoittanut luovuutta kehittäessään monitavoitteisen päätöksenteon menetelmiä ja sovelluksia ja näin vaikuttanut MCDM-alan käytäntöön. Aalto-yliopistolla on alalla pitkät ja vahvat perinteet, sillä emeritusprofessori Jyrki Wallenius sai palkinnon vuonna 1994 ja Raimo P. Hämäläinen vuonna 2004.

Ahti Salo on saanut myös muita palkintoja, kuten USA:n operaatiotutkimusseura INFORMSin päätösanalyysiseuran vuonna 2013 myöntämän parhaan julkaisun palkinnon kirjasta, jonka hän toimitti ja kirjoitti yhdessä Jeffrey Keislerin ja Alec Mortonin kanssa.

”Perinteisen päätösanalyysin menetelmät auttavat valitsemaan yhden hyvän vaihtoehdon monista tarjolla olevista vaihtoehdoista. Portfoliopäätösanalyysiin liittyvä tutkimuksemme yleistää näitä menetelmiä ongelmiin, joissa todella suuresta vaihtoehtojoukosta monet voidaan valita. Olemme soveltaneet menetelmiämme menestyksekkäästi muun muassa energian, terveyden ja riskinhallinnan aloilla”, Salo kertoo.

Professori Salo työskentelee Aalto-yliopiston matematiikan ja systeemianalyysin laitoksella.



Aallon opiskelijoille mitaleita kansainvälisessä matematiikkakilpailussa

14. elokuuta 2019

 

Kuva: Selim Virtanen
Kuvassa vasemmalta: Iiro Kumpulainen, Aman Sher Agha, Alvar Kallio, Selim Virtanen ja Pekka Alestalo.



Aalto-yliopiston joukkue osallistui 28.7.-3.8. Bulgarian Blagoevgradissa järjestettyyn yliopisto-opiskelijoiden matematiikkakilpailuun IMC 2019 (International Mathematics Competition for University Students).

Joukkueen menestys oli erinomainen. Opiskelijat saivat kilpailusta yhteensä kolme mitalia ja yhden kunniamaininnan.

Hopeamitalin sai Selim Virtanen, pronssimitalit Alvar Kallio ja Iiro Kumpulainen sekä kunniamaininnan Aman Sher Agha.

Lukiolaisten IMO-kilpailun tapaan kaikkia mitaleita jaettiin useille kilpailijoille ja tällä kertaa esimerkiksi hopeaan riitti se, että 360 osallistujasta noin puolet jäi taakse. Kilpailun parhaat opiskelijat tulivat tänä vuonna Göttingenin ja Pietarin yliopistoista.

Kilpailumatkan rahoitti Emil Aaltosen Säätiö.

Lisätietoja:

Pekka Alestalo, joukkueen johtaja
pekka.alestalo@aalto.fi

Kilpailun verkkosivut (tuloslistat ja kilpailutehtävät ratkaisuineen
kaikilta vuosilta)


Väitös matematiikan alalta, DI Alex Karrila, 26.7.2019

24. kesäkuuta 2019

Diplomi-insinööri Alex Karrila väittelee perjantaina 26.7.2019 klo 12 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa, salissa M1, Otakaari 1, Espoo. Väitöskirjassa “Conformally invariant scaling limits of random curves and correlations” tutkitaan matemaattisesti tilastollisen fysiikan mallien jatkumorajojen emergenttejä, voimakkaan symmetrisiä rakenteita. Tulokset muotoillaan satunnaiskäyrien ja korrelaatioiden avulla.

 

Väitöstilaisuuden vastaväittäjänä toimii Dr. Vincent Beffara, Université Grenoble Alpes. Kustoksena toimii professori Kalle Kytölä matematiikan ja systeemianalyysin laitokselta.    

Väitöstiedote Perustieteiden korkeakoulun verkkosivuilla: https://www.aalto.fi/fi/tapahtumat/vaitos-matematiikan-alalta-di-alex-karrila

Lumihiutaleiden syntymekanismi auttaa tutkijoita selvittämään hampaan kiilteen muodostumista

4. kesäkuuta 2019

Fyysikot ja matemaatikot ovat käyttäneet klassista Stefanin yhtälöä tutkiessaan muun muassa lumihiutaleiden muodostumista. Nyt poikkitieteellinen tutkimusryhmä Helsingin yliopistossa ja Aalto-yliopistossa sovelsi samoja yhtälöitä hampaan kiilteen eritykseen. Juuri julkaistu tutkimus esittää laskennallisen mallin hampaan kiilteen eritystä sääteleville prosesseille. Tutkimus auttaa ymmärtämään miten eri lajeilla, kuten orangilla ja ihmisellä, on varsin erilaiset hampaat.

Hammaskiille muodostuu pehmeänä, mutta valmiina se on kehon mineralisoitunein ja kovin osa. Kiilteen kovuus mahdollistaa hampaiden kestämisen koko yksilön elämän ajan ja sen yli, koska hammasfossiilit ovat yleisimpiä löytöjä sukupuuttoon kuolleista lajeista. Toisin kuin muu luusto, valmis kiille ei uudistu. Kiilteen erittyminen on kriittinen askel hampaan muodon viimeistelyssä.

Tutkijat Aalto-yliopistosta ja Helsingin yliopistosta ehdottavat, että kiillettä erittävien solujen ravinnesaatavuuden vaihtelevuus hampaan eri osissa säätelee kiilteen muodostumista. Vaikka kiille on kolmiulotteinen rakenne, tutkijat havaitsivat, että useissa tilanteissa matriksin eli kiillemateriaalin eritystä pystytään luotettavasti mallintamaan kahdessa ulottuvuudessa, mikä tekee ongelman ratkaisemisesta laskennallisesti huomattavasti helpompaa.

Tutkijat toteuttivat mallintamisen ottamalla poikkileikkauksia hampaasta. Mallin matemaattisten yhtälöiden ratkaisemiseen sovellettiin yleisesti käytettyjä laskennallisia menetelmiä. Tutkijoiden kehittämä tietokonemalli pohjautuu samaan teoriaan kuin muun muassa lumihiutaleiden kasvua simuloiva malli.

"Kiilteestä ei ehkä ensimmäisenä tulisi mieleen lumihiutaleet, mutta on mielenkiintoista, miten samat fysiikan lait pätevät ja pystyvät kuvaamaan monimutkaisuuden lisääntymistä molemmissa systeemeissä", sanoo Teemu Häkkinen Aalto-yliopistosta.

Tietokonemallinnukset käyttivät hampaiden kolmiulotteisia röntgenkuvia, joista kiille oli ensin digitaalisesti poistettu ja sitten kasvatettu uudelleen tietokonesimulaation avulla. Vertaillessa geometristä kiilteen kasvua ravinne-diffuusiorajoitteiseen kasvuun, tutkijat huomasivat jälkimmäisen ennustavan oikean kiilteen muodon.

Säätelemällä parametreja tutkijat onnistuivat mallintamaan muun muassa ihmisen, orangin ja sian kiilteen muodot, vaikka nämä poikkeavat selkeästi toisistaan. Vertaillessaan simulaation tuloksia aidon hampaan kasvulinjoihin jotka näkyvät hiukkaskiihdyttimellä kuvatuissa hammaskuvissa, tutkijat totesivat simulaation toistavan koko prosessin, eikä ainoastaan lopullista pintamuotoa.

Orangin poskihampaissa on erityisen monimutkainen kiillepinta, ja tämäkin pinta pystytään ennustamaan lisäämällä ravinne-diffuusiorajoitetta ihmisen hampaaseen verrattuna. Orankien ravintoon kuuluu myös kovia hedelmiä ja puun kuorta, ja näiden pureskeluun soveltuvien kurttupintaisten poskihampaiden evoluutio on voinut vaatia varsin pienen muutoksen kiilteen eritykseen.

"Kiilteen tutkimuksella on yli 100-vuotiset perinteet sekä paleontologiassa että lääketieteessä, ja tämä uusi tutkimus tuo aivan uuden näkökulman alalle, ja voi auttaa ymmärtämään evolutiivisia prosesseja, mutta myös kiilteen kehityksessä tapahtuvia häiriöitä", kertoo Akatemiaprofessori Jukka Jernvall Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutista.

Alkuperäinen artikkeli:

Häkkinen TJ, Sova SS, Corfe IJ, Tjäderhane L, Hannukainen A, Jernvall J (2019) Modeling enamel matrix secretion in mammalian teeth. PLoS Comput Biol 15(5): e1007058. https:// doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007058

Lisätietoja:

Teemu Häkkinen
Tohtoriopiskelija
Aalto-yliopisto
hakkinen@fastmail.com

Jukka Jernvall
jernvall@fastmail.fm
puh. 040 740 3478


IN TRANSITION Mathematics and Art: näyttelyn avajaiset Espoon kulttuurikeskuksessa Tapiolassa

13. toukokuuta 2019

IN TRANSITION Mathematics and Art -näyttelyn avajaisia vietetään Espoon kulttuurikeskuksessa 21. toukokuuta klo 17.00. Näyttelyssä on esillä Kristallikukkia peilisalissa –kurssin opiskelijoiden lopputyöt. Aalto-yliopiston provosti Kristiina Mäkelä avaa näyttelyn.

Näyttely on esillä Espoon kulttuurikeskuksessa elokuun 2019 loppuun saakka.

Poikkitieteellisen Kristallikukkia peilisaleissa -kurssin opiskelijoiden loppunäyttely on konkreettinen avaus tieteen ja taiteen vuorovaikutuksen lisäämiseksi. Se nostaa syvällisiä ilmiöitä ihmisten vuorovaikutuksen tasolle. Ennakkoluuloton, rajoja rikkova yhteistyö avaa mahdollisuuden yhteisille tavoitteille. Aito kohtaaminen haastaa perinteiset näkemykset ja luo innostavan esimerkin uusista mahdollisuuksista.

Kurssin opiskelijat edustavat Aallon eri korkeakouluja fukseista jatko-opiskelijoihin. Monimuotoiset ryhmät ovat suunnitelleet ja toteuttaneet omat tulkintansa matalien dimensioiden geometrian ja topologian aloilta kurssin monialaisen opettajatiimin ohjauksessa. Työt on kuratoitu yhtenäiseksi taidenäyttelyksi Espoon Kulttuurikeskukseen kesän 2019 ajaksi yhteistyössä EMMA-museon kanssa.


Mathematics and Arts Colloquium: Salvador Dali and the Fourth Dimension - public talk by Thomas Banchoff; 2.5.2019

25. huhtikuuta 2019

Helena Sederholm opens the event Meeting Salvador Dali in the Fourth Dimension.

How did Salvador Dali choose an unfolded four-dimensional cross as the central figure in one of his most famous religious paintings?  This talk will describe a ten-year series of meetings with the artist starting in 1975 and a survey of forty years of developments in computer graphics approaches to phenomena in four and higher dimensions.

Thomas F. Banchoff is a geometer, and an emeritus professor at since July 1, 2014 after 47 years teaching at Brown University. Further information.

Mathematics and Arts Colloquium

Niilo Helander Foundation sponsors the event.

Image: John Foraste.
Image: John Foraste.

 


Sivusta vastaa: webmaster-math [at] list [dot] aalto [dot] fi