Projection predictive model selection for Gaussian processes

We propose a new method for simplification of Gaussian process (GP) models by projecting the information contained in the full encompassing model and selecting a reduced number of variables based on their predictive relevance. Our results on synthetic and real world datasets show that the proposed method improves the assessment of variable relevance compared to the automatic relevance determination (ARD) via the length-scale parameters. We expect the method to be useful for improving explainability of the models, reducing the future measurement costs and reducing the computation time for making new predictions.Comment: A few minor changes in tex

Bayesilaisten prediktiivisten muuttujavalintamenetelmien vertailu

To date, several methods for Bayesian model selection have been proposed. Although there are many studies discussing the theoretical properties of these methods for model assessment, an extensive quantitative comparison between the methods for model selection for finite data seems to be lacking. This thesis reviews the most commonly used methods in the literature and compares their performance in practical variable selection problems, especially in situations where the data is scarce. The study also discusses the selection induced bias in detail and underlines its relevance for variable selection. Although the focus of the study is on variable selection, the presented ideas are generalizable to other model selection problems as well. The numerical results consist of simulated experiments and one real world problem. The results suggest that even though there are nearly unbiased methods for assessing the performance of a given model, the high variance in the performance estimation may lead to considerable selection induced bias and selection of an overfitted model. The results also suggest that the reference predictive and projection methods are least sensitive to the selection induced bias and are therefore more robust for searching promising models than the alternative methods, such as cross validation and information criteria. However, due to the selection bias, also for these methods the estimated divergence between the reference and candidate models may be an unreliable indicator of the performance of the selected models. For this reason, the performance estimation of the found models should be done for example using cross validation outside the selection process.Kirjallisuudessa on esitetty useita erilaisia menetelmiä bayesilaiseen mallin valintaan. Vaikka näiden menetelmien teoreettisia ominaisuuksia erityisesti mallin suorituskyvyn mittaamiseen on tutkittu runsaasti, kattavaa tutkimusta eri menetelmien eroista mallin valintaan äärelliselle aineistolle ei näytä olevan tehty. Tässä työssä käsitellään yleisimmin käytettyjä mallinvalintamenetelmiä ja vertaillaan näiden käyttäytymistä käytännön muuttujavalintaongelmissa, erityisesti tilanteissa joissa dataa on niukasti. Työn tarkoituksena on käsitellä myös valintaharhaksi kutsuttua ilmiötä ja korostaa sen merkitystä muuttujavalintaongelmissa. Vaikka työ käsittelee pääosin muuttujavalintaa, työssä esitetyt johtopäätökset ovat yleistettävissä myös muihin mallinvalintaongelmiin. Numeeriset esimerkit koostuvat simuloiduista testeistä sekä yhdestä reaalimaailman ongelmasta. Tulosten perusteella näyttää siltä, että vaikka yksittäisten mallien suorituskykyä voidaan arvioida harhattomasti, valintaharha voi vaikeuttaa mallinvalintaa huomattavasti ja johtaa ylisovittuneen mallin valintaan. Näyttää myös siltä, että referenssiprediktiiviset ja projektiomenetelmät ovat vähiten herkkiä valinnan aiheuttamalle harhalle ja kykenevät näin ollen löytämään parempia malleja kuin vaihtoehtoiset menetelmät kuten ristiinvalidointi ja informaatiokriteerit. Valintaharhasta johtuen kuitenkin myös näille menetelmille estimoitu eroavuus referenssimallin ja kandidaattimallien välillä voi antaa epäluotettavan kuvan valittujen mallien suorituskyvystä. Tästä syystä lopullinen valittujen mallien suorituskyvyn arviointi tulisi tehdä käyttäen esimerkiksi valintaprosessin ulkopuolista ristiinvalidointia

Kuntouttavan ryhmätoiminnan kehittäminen kotona asuville muistisairautta sairastaville ja heidän puolisoilleen

Etenevät muistisairaudet ovat maailmanlaajuisesti merkittävä kansanterveydellinen haaste, sillä muistisairautta sairastavien määrä lisääntyy väestön ikääntyessä jatkuvasti. Nykyistä monipuolisemmalla kuntoutuksella voidaan tukea muistisairautta sairastavien kotona asumista ja näin vähentää yhteiskunnallisia kustannuksia. Tämän toiminnallisen opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää kuntouttavan ryhmätoiminnan malli kotona asuville muistisairautta sairastaville ja heidän puolisoilleen. Työn tarkoituksena oli tukea ikääntyneiden muistisairautta sairastavien toimintakykyä ja kotona asumista. Opinnäytetyö koostui Joensuussa asuvien kohderyhmään kuuluvien pariskuntien ryhmätoimintaan liittyvien tarpeiden ja toiveiden kartoituksesta, pilottiryhmän moniammatillisesta suunnittelusta, toteutuksesta ja arvioinnista. Tämän pohjalta kehitettiin ryhmätoiminnan malli. Toimeksiantajana toimi Karelia-ammattikorkeakoulun Sosiaali- ja terveysalan keskuksen Voimala-oppimis- ja palveluympäristö. Tarkoituksena on, että ryhmätoiminnan malli vakiintuu osaksi Voimalan toimintaa. Yhteistyökumppanina toimi Pohjois-Karjalan Muisti Ry. Kehitetty ryhmätoiminta koettiin toimivaksi ja hyödylliseksi, ja toiminnalla on edellytykset jatkua. Ryhmätoiminnan lähtökohtina olivat luontoteemaisuus, ihmisen kokonaisvaltainen huomioiminen sekä moniammatillisuus. Kehitetyn mallin toimivuutta voidaan testata muissa vastaavissa toimintaympäristöissä sekä työikäisillä muistisairautta sairastavilla. Lisäksi ryhmäläisten kokemuksia ryhmästä saaduista hyödyistä voisi kartoittaa jonkin aikaa ryhmän päättymisen jälkeen.Progressive memory disorders constitute globally a significant public health challenge, because the number of people with a memory disorder increases as the population ages. With more versatile rehabilitation practices compared to present ones, home-living of people with memory disorders can be supported, and thus public expenses can be reduced. The aim of this practise-based study was to develop rehabilitative group activities for home-living people with memory disorders and their spouses. The purpose of this study was to support functional ability and living at home among older people with memory disorders. In this study, the needs and wishes of couples belonging to the target group in Joensuu were explored and rehabilitative activities for a pilot group were planned, implemented and evaluated by a multidisciplinary team. Based on the pilot, a group activity model was developed. The study was commissioned by Karelia University of Applied Sciences, Centre for Social Services and Health Care, and carried out in co-operation with Pohjois-Karjalan Muisti Ry. The group activity model will be established as part of the learning and service environment Voimala of Karelia University of Applied Sciences. The type of group activity developed in this pilot study was considered functional and useful. Group activities were based on nature theme, comprehensive consideration of well-being and multi-disciplinary co-operation. Functionality of the model can be evaluated in other similar operational environments and among working-age people with memory disorders. Additionally, the experiences of participants on the benefits of the group activities could be examined later after the cessation of group activities

Vuoksen vesistön ja Mäntyharjun reitin taimenkantojen geneettinen kartoitus

Vuoksen vesistön ns. vaeltavan järvitaimenen emokalastojen viljelyssä ja istukastuotannossa on käytetty pitkään Heinäveden reitiltä, Pielisjoesta sekä Lieksanjoesta saatujen taimenten yhdistettyä kantaa. Näiltä kutupyyntialueilta kerättiin taimenen evänäytteitä DNA-analyysiä varten vuosien 1999-2013 välisenä aikana. Lisäksi vuosien 2000-2002 aikana kerättiin kudosnäytteitä sähkökalastamalla Lieksanjoesta ja sen sivujoista ja vuosien 2011-2013 aikana Heinäveden reitin koskialueilta ja Ala-Koitajoesta jokipoikasvaiheen taimenista. Vertailuaineisto kerättiin sähkökalastamalla Mäntyharjun reitin koskialueiden taimenista (2011-2013). Kaikkiaan 935 taimenen näytteestä analysoitiin 16 DNA:n mikrosatelliittilokuksen muuntelu. Vaeltavan taimenen populaatioiden välillä ei ollut kovin suuria eroja perinnöllisessä monimuotoisuudessa. Yksittäisten populaatioiden keskimääräinen geneettinen diversiteetti vaihteli välillä 54 -72 % ja se oli alhaisempi pienillä, paikallisilla populaatioilla. Samoin geenimuotorikkaus oli keskimääräistä pienempi pienissä populaatioissa kuten Mäntyharjun reitillä Läsäkosken ja Puuskankosken näytteissä ja Lieksanjoen vesistössä pienten sivujokien, Saarijoen ja Hanhi- ja Ulkkajoen, näytteissä. Geenimuotorikkaus oli runsainta Heinäveden reitin taimenilla. Pienissä populaatioissa yksilöiden keskinäinen sukulaisuus oli suurempaa, ja niissä esiintyi myös enemmän täyssisaria kuin muissa populaatioissa. Pitkällä aikavälillä suositeltava vähintään 50 kutuparin arvioitu populaatiokoko ylittyi yksittäisistä näytteistä vain Kerman- ja Pilpankoskien poikasnäytteissä, mutta myös vesistöreiteittäin yhdistetyissä näytteissä. Populaatioiden välinen perinnöllinen erilaistuminen, jota mitattiin Fst-arvoilla sekä perinnöllisillä etäisyyksillä, osoitti melko suurta vaihtelua eri populaatioiden välillä, mutta hieman yllättäen Pielisjoen ja Lieksanjoen emotaimenet olivat samanlaisia. Erittäin suuria eroja havaittiin Lieksanjoen Hanhi- Ulkkajoen ja kaikkien muiden näytteiden välillä, mikä viittaa selkeään isolaatioon ja pieneen paikalliseen populaatioon. Vaeltavien taimenkantojen sukulaisuutta kuvaava sukupuu jakautui kolmeen päähaaraan, jotka muodostuivat Mäntyharjun reitin, Heinäveden reitin ja Lieksanjoen-Pielisjoen populaatioista. Vaikka Vuoksen alueen taimenten perinnölliset erot olivat selvästi Mäntyharjun reitin populaatioita pienempiä, olivat erot tilastollisesti merkitseviä. Tehtyjen geneettisten analyysien perusteella Vuoksen alueen taimenkantojen hoidossa olisi siirryttävä yhdistetyn kannan sijasta kahden erillisen vaeltavan taimenkannan hoitoon. Toinen on Heinäveden reitin taimen ja toinen yhdistetty Lieksanjoen-Pielisjoen taimen. Taimenten emokalastojen perustamiskäytäntöjä on myös muutettava. Pelkästä kututaimenten pyynnistä on siirryttävä myös jokipoikasten pyyntiin ja siirtoon emokalakasvatukseen, koska niissä voidaan viljelyparveen saada enemmän perinnöllistä monimuotoisuutta kuin yhden kutupyyntikauden aikana saatavien vähälukuisten emotaimenten avulla. Vuoksen vesistön erittäin uhanalaisten vaeltavien taimenkantojen säilyttäminen luontaisessa ympäristössään, elinkelpoisena ja itsensä ylläpitävinä on ehdottomasti hoidon tärkein tavoite. Vaeltavien taimenten hoidon onnistuminen edellyttää kuitenkin myös kokonaisvaltaisen hoito-ohjelman laatimista ja toteuttamista. Viljelykantojen eriyttäminen vaatii tuekseen johdonmukaisen istutusten linjauksen sekä monipuoliset luontaisten kantojen tukitoimenpiteet.201