• Rural Digital Europe
• Publicationsclose
• Research softwareclose
• 2018-2022close
• Thesis close
• DSpace at Tartu University Library close
• Rural Digital Europe close

Värkvõrk, ehk Asjade Internet (Internet of Things, lüh IoT) edendab lahendusi nagu nn tark linn, kus meid igapäevaselt ümbritsevad objektid on ühendatud infosüsteemidega ja ka üksteisega. Selliseks näiteks võib olla teekatete seisukorra monitoorimissüsteem. Võrku ühendatud sõidukitelt (nt bussidelt) kogutakse videomaterjali, mida seejärel töödeldakse, et tuvastada löökauke või lume kogunemist. Tavaliselt hõlmab selline lahendus keeruka tsentraalse süsteemi ehitamist. Otsuste langetamiseks (nt milliseid sõidukeid parasjagu protsessi kaasata) vajab keskne süsteem pidevat ühendust kõigi IoT seadmetega. Seadmete hulga kasvades võib keskne lahendus aga muutuda pudelikaelaks. Selliste protsesside disaini, haldust, automatiseerimist ja seiret hõlbustavad märkimisväärselt äriprotsesside halduse (Business Process Management, lüh BPM) valdkonna standardid ja tööriistad. Paraku ei ole BPM tehnoloogiad koheselt kasutatavad uute paradigmadega nagu Udu- ja Servaarvutus, mis tuleviku värkvõrgu jaoks vajalikud on. Nende puhul liigub suur osa otsustustest ja arvutustest üksikutest andmekeskustest servavõrgu seadmetele, mis asuvad lõppkasutajatele ja IoT seadmetele lähemal. Videotöötlust võiks teostada mini-andmekeskustes, mis on paigaldatud üle linna, näiteks bussipeatustesse. Arvestades IoT seadmete üha suurenevat hulka, vähendab selline koormuse jaotamine vähendab riski, et tsentraalne andmekeskust ülekoormamist. Doktoritöö uurib, kuidas mobiilsusega seonduvaid IoT protsesse taoliselt ümber korraldada, kohanedes pidevalt muutlikule, liikuvate seadmetega täidetud servavõrgule. Nimelt on ühendused katkendlikud, mistõttu otsuste langetus ja planeerimine peavad arvestama muuhulgas mobiilseadmete liikumistrajektoore. Töö raames valminud prototüüpe testiti Android seadmetel ja simulatsioonides. Lisaks valmis tööriistakomplekt STEP-ONE, mis võimaldab teadlastel hõlpsalt simuleerida ja analüüsida taolisi probleeme erinevais realistlikes stsenaariumites nagu seda on tark linn. The Internet of Things (IoT) promotes solutions such as a smart city, where everyday objects connect with info systems and each other. One example is a road condition monitoring system, where connected vehicles, such as buses, capture video, which is then processed to detect potholes and snow build-up. Building such a solution typically involves establishing a complex centralised system. The centralised approach may become a bottleneck as the number of IoT devices keeps growing. It relies on constant connectivity to all involved devices to make decisions, such as which vehicles to involve in the process. Designing, automating, managing, and monitoring such processes can greatly be supported using the standards and software systems provided by the field of Business Process Management (BPM). However, BPM techniques are not directly applicable to new computing paradigms, such as Fog Computing and Edge Computing, on which the future of IoT relies. Here, a lot of decision-making and processing is moved from central data-centers to devices in the network edge, near the end-users and IoT sensors. For example, video could be processed in mini-datacenters deployed throughout the city, e.g., at bus stops. This load distribution reduces the risk of the ever-growing number of IoT devices overloading the data center. This thesis studies how to reorganise the process execution in this decentralised fashion, where processes must dynamically adapt to the volatile edge environment filled with moving devices. Namely, connectivity is intermittent, so decision-making and planning need to involve factors such as the movement trajectories of mobile devices. We examined this issue in simulations and with a prototype for Android smartphones. We also showcase the STEP-ONE toolset, allowing researchers to conveniently simulate and analyse these issues in different realistic scenarios, such as those in a smart city. https://www.ester.ee/record=b5525514

Forests are strongly impacted by human activities. While the deforestation is very likely the most common examples of human impact on forested areas, the remaining standing forests are susceptible to other types of direct or indirect forest degradation by humans. The direct human-induced impacts can be exemplified by forest fragmentation or selective logging while the indirect human-induced impacts can be related to the changes in the ecosystem services (e.g., carbon and water cycling) induced by anthropogenic climate change. The aim of this thesis was to evaluate two processes related to forest degradation: (i) fragmentation of tropical forest cover in the Brazilian Amazon and (ii) changes in forest evapotranspiration over/across the Baltic countries and the carbon cycle in undisturbed forest areas across Europe. Satellite derived data and spatial analyses were used to assess the impacts of forest degradation in these three different case studies. The results of this thesis showed that although the anti-deforestation initiatives have played an important role in reducing deforestation in the Brazilian Amazon region, the forest fragmentation has increased mainly because of the decrease in the size of forest loss patches and the spatial shift into areas previously isolated areas. Hence, more forest areas are potentially being degraded because of the edge effects (e.g., tree mortality) caused by the fragmentation. For the Baltic region, the results indicated an intensification of the evapotranspiration rates over undisturbed forest areas. The intensification occurred mainly during spring and early autumn months because of the longer growing season induced by the increasing temperatures during these periods. Changes in the climate patterns were also the potential cause for changes in the carbon assimilation rates over the European forests. Approximately 25% of the undisturbed European forests showed reduced total carbon assimilation. That shows the vulnerability and incapacity of certain forest areas to act as carbon sink. Metsaökosüsteemid võivad siduda kuni 12% inimtekkelisest süsihappegaasist ning tagastada atmosfääri kuni 40% kohalikest sademetest. Seetõttu on metsaökosüsteemidel oluline roll süsihappegaasi emissioonide vähendamisel ja veeringe reguleerimisel. Samal ajal väheneb metsade pindala ning metsad degradeeruvad läbi killustumise ning nende süsiniku- ja veeringe reguleerimise võime võib väheneda kliimamuutuste tõttu. Käesoleva doktoritöö eesmärgiks oli hinnata kahte metsade degradeerumisega seotud protsessi: (1) troopilise vihmametsa killustumist Brasiilia Amasoonias ja (2) muutuseid evapotranspiratsioonis ja süsinikuringes Baltikumi ja Eurooma muutumatuna püsinud metsamassiivides. Käesoleva doktoritöö tulemused näitasid, et kuigi Brasiilias on metsatustumise vastased poliitikad vähendanud metsade raadamist, siis samal ajal on suurenenud metsade killustumine, sest raiutakse väiksemate eraldiste kaupa ja liikudes endiselt varem raadamata aladele. Killustunud metsas on rohkem metsaserva, kust on süsinikukaod suuremad nii leostumise kui ka gaasilise emissioonina. Baltikumis leiti, et pikem taimekasvuperiood on suurendanud evapotranspiratsiooni kevadel ja sügisel, kuid samal ajal on suvel evapotranspiratsioon mõnedes piirkondades vähenenud. Kuigi evapotranspiratsiooni suurenemisel ei ole metsade ökosüsteemile otseselt negatiivset mõju, siis võib sellel olla ebasoovitav mõju regiooni veeringele, sest suurenenud evapotranspiratsioon suurendab tõenäosust, et suveperioodil on mullas vähem vett, mis omakorda suurendab põuaohtu. Lisaks selgus, et neljandikus Euroopa muutumatuna püsinud metsamassiivides on süsiniku sidumine vähenenud. Vähenenud süsiniku sidumisega metsamassiivid paiknesid üle kogu Euroopa ning hõlmasid erinevaid metsatüüpe. Kliimamuutuste mõjul võib metsade süsiniku sidumine väheneda veelgi rohkem, mis seab kahtluse alla varasemalt eeldatud metsade võimekuse leevendada kliimamuutuste mõjusid. Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone https://www.ester.ee/record=b5519495

This doctoral thesis provides a deeper understanding of the ecology of soil fungi that form mycorrhizas in arable landscapes. These fungi provide plants with much needed soil nutrients and are therefore a vital part of sustainable food production. One of the central aims was to understand how the common agricultural practices used in the fields affect these key fungi. In our studies we found that much like in the rest of Europe, there are large differences in the diversity of mycorrhizal fungi in arable field soils. Differences in mycorrhizal fungal richness between the most and least diverse fields were sixfold. The major factors decreasing mycorrhizal fungal diversity were the use of synthetic fertilizers and pesticides but also biodiversity impoverished agricultural landscapes. In addition, we learned that temporary grasslands within the crop rotations have important implications for sustaining soil fungal biodiversity. Furthermore, we found that the crop varieties sown can have an impact on mycorrhizal fungi, with some older varieties faring better in organically managed soils than newer breeds. Although the plants’ affinity to mycorrhizal fungi was not clearly dependant on the era a variety was bred, it does show that we should bear mycorrhizal associations in mind when breeding crops of the future. We also experimented with creating diverse vegetation assemblages in biodiversity impoverished landscapes, using depleted oil-shale quarries as a model system. We used native plants and sowed them onto the restoration sites together with the mycorrhizal fungi they naturally grow with. Using this methodology, we were able to bring dosens of plant species into a former biodiversity desert, highlighting the possibilities of restoring biodiversity hot-spots also in other areas. To conclude, we emphasize that safeguarding the biodiversity of vital mycorrhizal fungi is possible even with the measures available to farmers today. More organic fertilizers with diverse crop rotations for disease and weed control, accompanied by the biodiversity support of diverse landscapes is something that would pave the way for sustainable food production. Doktoritöö käigus uuriti taimede ja seente vahelist vastastikku kasulikku kooselu, mükoriisat, moodustavate mullaseente ökoloogiat põllumajandusmaastikes. Kuna nende seente abil saavad taimed mullast vajaminevaid toitaineid, on nad oluline osa mulla elustikust ning panustavad ka põllumajanduse jätkusuutlikkusse. Töö üks põhieesmärke oli uurida, kuidas levinud põlluharimise praktikad mükoriisaseeni mõjutavad ning millised praktikad võiksid nende elurikkust suurendada. Uuringutes leidsime, et sarnaselt Lääne-Euroopaga on ka Eestis olenevalt põlluharimise viisidest mükoriisaseente elurikkuses suured erinevused – mitmekesisemate ja vaesemate põldude mükoriisaseente liigirikkuse vahe oli koguni kuuekordne. Olulisteks negatiivseteks teguriteks olid sünteetiliste väetiste ja pestitsiidide kasutamine, kuid positiivselt mõjusid orgaaniliste väetiste kasutamine ja maastikuelementide rohkus. Lisaks saime teada, et lühiajaliste rohumaade lisamine külvikorda soodustab mullaseeni ning külvikorra planeerimisel tasuks mõelda kasvatatavate sortide valiku peale. Näiteks selgus, et mõned ajaloolised nisusordid kasvavad paremini koos mahetootmise põllu mullast pärit seentega, samas kui mõni kaasaegne sort jällegi intensiivtootmise mulla seentega. Selle teadmise baasilt oleks võimalik tulevikus aretada näiteks mükoriisasõbralikke sorte nii mahe- kui tavaviljelusse. Lisaks eksperimenteerisime ka liigirikaste taimekoosluste taastamisega, luues liigivaestesse põlevkivikarjääridesse mükoriisaseente abiga kõigest mõne aastaga rohelised niidud. Sama metoodikat kasutades võiks tekitada elurikkuse tugipunkte ka intensiivselt majandatud põllumajandusmaastikesse, kus taimede, putukate ja mükoriisaseente elustik põllumajandustootjale kasu saaks tuua. Seega, kasutades rohkem orgaanilisi väetisi ja tõrjudes haiguseid ning kahjureid mitmekesise külvikorraga saab luua mükoriisaseeni soodustavad tingimused. Lisades maastikesse veel uusi ja hoides olemasolevaid elurikkuse tugipunkte, võiksime olla eeskujuks oma kodukandi kõrge elurikkuse ja sellega arvestava toidutootmisega. Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone https://www.ester.ee/record=b5449439

Autonomous robots are utilized in a wide range of domains, combining a large number of resources like sensors, actuators and algorithms to form a self-acting robotic system. Tools, such as ROS and TeMoto, have been developed to allow for handling and managing of resources composing such systems. While TeMoto is meant to handle dynamic and changing situations the current implementation of its Resource Registrar, a core TeMoto component tasked with allocating, deallocating and tracking of resources, is tightly coupled to ROS, making it difficult to modify and improve. As a result of this thesis, the Resource Registrar (RR) of TeMoto was completely redesigned to be extendable to other robotic middleware, such as ROS2, and to improve TeMoto’s robustness with features, e.g., full recovery of the RR, that were unattainable with the previous design.

Despite the common concern, young people today are engaging with literature more than ever, albeit in the ways that are not always recognized. Literary education in the digital age implies navigating a heterogeneous world of metatexts in different media and integrating them into a coherent whole. Rather than reading the original versions of literary texts, people often gain information from elsewhere, i.e. by watching film adaptations, scrolling through memes, playing video games, or reading comments on Youtube. In contrast to printed books that are mostly verbal, linear and created by a single author, digital texts are becoming increasingly multimodal, non-linear and collaborative. Apart from a qualitative and quantitative change in the nature of texts, digitalization entails a shift in social relations: producers and consumers merge into prosumers, while teachers turn into knowledge facilitators rather than all-knowing others. While the current situation can be certainly considered as a moment of explosion, this work mostly focuses on its opposite – the stage of gradual development. The thesis explores the transformation of literary education from different angles. At first, it discusses the applicability of different forms of texts and practices to teaching literature, such as digital and film adaptations, games, and project development workshops. Secondly, it synthesizes the ideas of the Tartu-Moscow Semiotic School and the multimodal approach, in order to analyze literary education in the context of cultural autocommunication as well as through the prism of social relations. Finally, it suggests pedagogical and technological solutions for bridging the gap between formal literary education and vernacular digital practices. The thesis aims to answer research questions by means of experimentation rather than by a theoretical argument: the findings are based on the empirical material gathered while working on the Education on Screen project. Vaatamata levinud arvamusele on noorte inimeste kirjanduselu aktiivsem kui kunagi varem. Kirjandusega suheldakse lihtsalt viisidel, mis ei pruugi alati laiemat tunnustamist leida. Digiajastul hõlmab kirjandusharidus erinevates meediumites loodud metatekstide mitmekesises võrgustikus navigeerimist ja nende pinnalt terviku integreerimist. Algtekstide esialgsel kujul lugemise asemel hangitakse selle kohta teadmisi nt ekraniseeringute, meemide, videomängude või isegi YouTube’i kommentaaride vahendusel. Verbaalsele, lineaarsele ja üksikautorluses trükiraamatule vastukaaluks on digitaalsed tekstid multimodaalsed, mittelineaarsed ja koosloomelised. Tekstide kvantitatiivsete ja kvalitatiivsete omaduste muutuste kõrval on digitaliseerumine kaasa toonud nihked ka kirjandusharidust puudutavates sotsiaalsetes suhetes - loojad ja vastuvõtjad segunevad, kõike teadvatest õpetajatest saavad juhendajad iseseisvas teadmiste omandamise protsessis. Sellist olukorda võib vaadelda kultuurilise plahvatushetkena, kuid käesolev töö keskendub vastasküljele -- pidevale muutusele. Väitekiri käsitleb kirjandushariduse muutumist erinevate nurkade alt. Esiteks vaadeldakse eelnimetatud metatekstide rakendatavust kirjanduse õpetamisel. Teiseks sünteesitakse Tartu-Moskva semiootikakoolkonna ning multimodaalsuse uuringuid analüüsimaks kirjandusharidust nii kultuurilise autokommunikatsiooni kontekstis kui läbi sotsiaalsete suhete prisma. Viimaseks pakutakse välja pedagoogilisi ja tehnoloogilisi lahendusi, et ületada formaalse kirjandushariduse ja igapäevaste digitaalsete praktikate vahelist lõhet. Väitekirjas lähenetakse uurimisküsimustele eksperimentaalselt ning töö aluseks olev empiiriline materjal pärineb autori osalusel valminud digitaalselt õppeplatvormilt Haridus Ekraanil ja selle kasutamiskogemustest. Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone https://www.ester.ee/record=b5383228

Arbuskulaar-mükoriissed (AM) seened aitavad taimedel mullast toitaineid omastada, pakuvad kaitset stressi vastu ning parandavad mulla struktuuri. Tavapõllumajanduse praktikad mõjuvad AM seenekooslustele negatiivselt. AM seeni sisaldavaid inokulaate kasutades soovitakse inokulatsiooniga taimede kasvu ja saagist parandada, kuid inokulaate uurinud tööd on leidnud nende efektiivsuse kohta vastakaid tulemusi. Oma magistritöös uurin potikatses 11 tööstusliku inokulaadi võimet taimejuuri koloniseerida, neis sisalduvate AM seente ja muude mikroorganismide mõju taime biomassile ning tootekirjelduses olevate AM seeneliikide vastavust tegelikule koostisele. Leidsin, et vaid kaks inokulaati tekitasid taimedel juurte kolonisatsiooni ning inokulaatides olevate AM seened ja muud mikroorganismid ei omanud olulist positiivset mõju taimede biomassidele. Inokulaate sekveneerides tuli välja, et tootekirjelduses olevad AM seene liigid ei vasta suures osas neist leitud liikidele ning mitmes tootes oli AM seeni väga vähe või puudusid nad sootuks. Seega tuleks AM seeni sisaldavate inokulaatide tulemuslikuks rakendamiseks pöörata senisest suuremat tähelepanu inokulaatide kvaliteedikontrollile.

The Internet has evolved, over the years, from just being the Internet to become the Internet of Things (IoT), the next step in its evolution. IoT is not a single technology and it enables about everything from computers, mobile phones, cars, appliances, animals, virtual sensors, etc. that connect and interact with each other over the Internet to function free from human interaction. Mobile devices like the Smartphone and tablet PC have now become essential to everyday life and with extended capabilities have motivated research related to the mobile Internet of Things. Although, the recently developed Smartphones enjoy the high performance and high speed 3G/4G mobile Internet data transmission services, such high speed performances quickly drain the battery power of the mobile device. This thesis presents an energy efficient lightweight mobile Web service provisioning framework for mobile sensing utilizing the protocols that were designed for the constrained IoT environment. Lightweight protocols provide an energy efficient way of communication. Finally, this thesis highlights the energy conservation of the mobile Web service provisioning, the developed framework, extensively. Several case studies with the use of the proposed framework were implemented on real devices and has been thoroughly tested as a proof-of-concept. Internet on oma arengus läbi aastate jõudnud järgmisse evolutsioonietappi - asjade internetti (ingl Internet of Things, lüh IoT). IoT ei tähista ühtainsat tehnoloogiat, see võimaldab eri seadmeil - arvutid, mobiiltelefonid, autod, kodumasinad, loomad, virtuaalsensorid, jne - omavahel üle Interneti suhelda, vajamata seejuures pidevat inimesepoolset seadistamist ja juhtimist. Mobiilseadmetest nagu näiteks nutitelefon ja tahvelarvuti on saanud meie igapäevased kaaslased ning oma mitmekülgse võimekusega on nad motiveerinud teadustegevust mobiilse IoT vallas. Nutitelefonid kätkevad endas võimekaid protsessoreid ja 3G/4G tehnoloogiatel põhinevaid internetiühendusi. Kuid kui kasutada seadmeid järjepanu täisvõimekusel, tühjeneb mobiili aku kiirelt. Doktoritöö esitleb energiasäästlikku, kergekaalulist mobiilsete veebiteenuste raamistikku anduriandmete kogumiseks, kasutades kergemaid, energiasäästlikumaid suhtlustprotokolle, mis on IoT keskkonnale sobilikumad. Doktoritöö käsitleb põhjalikult energia kokkuhoidu mobiilteenuste majutamisel. Töö käigus loodud raamistikud on kontseptsiooni tõestamiseks katsetatud mitmetes juhtumiuuringutes päris seadmetega. https://www.ester.ee/record=b5224989

Robots enable us to operate in hazardous or otherwise unvisitable environments such as mines, fires and radioactive environments. TeMoto, which is built upon the Robotics Operating System (ROS), makes it easier to develop scalable, manageable and reliable software for robotics systems. TeMoto needs functionalities to represent the environment in order to support development of robot systems that are aware of their surroundings. The aim of this work is to plan and design a framework for working with environment models, enable robots to synchronize the environment data, create an environment model to match the framework and test the system in a real world scenario. This was achieved by implementing data structures representing objects and rooms/spaces in the, designing an abstract interface to work with the data structures and implementing the interface to create a corresponding environment model. The work resulted in a functional system and infrastructure, which allows sharing semantic and topological data between robots, which was demonstrated in a trash collecting mission featuring a heterogeneous multi-robot system. The implemented framework lays a foundation for use of environment models in TeMoto, which allows designing robot systems that interact with the world in a meaningful way. Eesti keeles: Robotid võimaldavad töötada eluohtlikes keskkondades või muul moel ligipääsmatutel aladel nagu näiteks kaevandustes, tulekahjude kustutamisel ja radioaktiivsetes keskkondades. Hõlbustamaks inimene-robot ja robot-robot koostöösüsteemide tarkvaraarendust on loodud robotite operatsioonisüsteemil (ROS) põhinev tarkvararaamistik TeMoto. TeMotol on vaja keskkonna esitamise funktsionaalsusi, et oleks võimalik arendada robotisüsteeme, mis on keskkonnast teadlikud. Töö eesmärgiks oli kavandada ja luua TeMoto arhitektuuris raamistik keskkonnamudelitega töötamiseks, luua funktsionaalsus keskkonnamudelite sünkroniseerimiseks TeMoto instantside vahel, pakkuda keskkonnamudel ja testida süsteemi reaalses stsenaariumis. Töö tulemusena valmis terviklik süsteem ja infrastruktuur, millega saab edukalt jagada semantilist ja topoloogilist informatsiooni mitme roboti vahel ja seda demonstreeriti heterogeense mitme roboti süsteemiga läbi viidud otsingumissiooni näitel. Implementeeritud TeMoto keskkonnamudeli raamistik paneb aluse keskkonnamudelite kasutusele TeMoto arhitektuuris, mis võimaldab TeMoto abil arendada keskkonnaga mõtestatult tegutsevaid robotsüsteeme.

Eesti keeles: Robootika kiire areng toob kaasa vajaduse tarkadeks robotiteks. Veel ei ole loodud lahendust, mis oleks sama kohanemisvõimeline kui inimene. Seepärast on praegune parim lahendus luua vahendid inimeste ning robotite koostööks. Paraku ei kasutata potentsiaali piisavalt ära ning paljud robotite juhtimissüsteemid on kohmakad ning ebamugavad. See motiveerib looma süsteemi, mida oleks kerge ja mugav juhtida. Lõputöö keskendub teiste sarnaste lahenduste ning vajalike töövahendite tutvustamisele. Peamiseks nõudeks on manipulaatori vaba liikumine. Selle tulemusena valmis kaugjuhtimise lahendus, kus robotmanipulaator liigub vastavalt käte liikumiskiirusele ning pöördenurgale. In English: The rapid development of robotics raises the need for smart robots. There are no solutions yet that are as adaptable as a human beings. Thus, the current best solution is to create solutions for collaborations of humans and robots. Unfortunately a lot of potential is wasted, making controlling systems awkward and aggravating. It gives motivation to create a system that is easy and comfortable to maneuver. The bachelor’s thesis focuses on other similar solutions and gives an overview about used tools and modules. The main requirement is free movement of a manipulator. As the result, the teleoperation solution is made, where the robot manipulator moves according to the speed of movement of the hands and follows the angle of rotation.