Grade Guardiã

Sobre

Guardian Grid (SF) é uma ferramenta de evacuação de emergência para cidades inteligentes que ajuda as comunidades a responder rapidamente e com segurança durante grandes desastres. O sistema permite que administradores da cidade ou oficiais de emergência marquem zonas de perigo, como áreas afetadas por desastres naturais, e definam zonas seguras diretamente em um mapa interativo. Algoritmos avançados de busca de caminho são então usados para gerar e comunicar as rotas de evacuação mais seguras para os residentes, levando em conta os perigos atuais.

Quando ocorre uma emergência, os oficiais podem atualizar as áreas de perigo e seguras e enviar imediatamente alertas para os telefones dos residentes via mensagem de texto. Cada pessoa recebe um link para um portal web, que usa sua localização atual para exibir uma rota consciente do perigo até a segurança e fornece direções instantâneas com Google Maps. À medida que as situações evoluem, as rotas são recalculadas em tempo real, e novos alertas são enviados para manter todos atualizados e seguros. Confira a demonstração aqui:

No código de demonstração atual, os alertas são enviados via SMS para um único número de telefone para fins de demonstração e teste. No entanto, em uma implantação real o Guardian Grid SF integraria com o sistema de Alertas de Emergência Sem Fio (WEA) para transmitir alertas de evacuação a todas as pessoas na cidade ou região afetada.

Embora o foco atual esteja na Área da Baía de São Francisco, nossa visão é expandir o Guardian Grid para outras grandes cidades ao redor do mundo. Nosso objetivo é fornecer um sistema robusto para evacuações coordenadas e orientadas por dados, de modo que cada cidade possa proteger seu povo, minimizar congestionamentos e responder rapidamente à medida que emergências se desenrolam.

Equipe Aspen

Guardian Grid foi desenvolvido pela Equipe Aspen no Hackathon Nacional de Segurança. Nossa equipe era composta por:

• Ioana Munteanu - Engenheiro de Software
• Christina Huang - Engenheiro de Software
• Mehmet Yilmaz - Engenheiro de Software
• Dylan Eck - Engenheiro de Software e Mecânico

Somos gratos pela orientação e apoio de nossos mentores e organizadores, incluindo Elliott Wolf, Adam Papa e Ray Del Vecchio.

Nossa Jornada no Hackathon

O fim de semana do hackathon de 26 a 27 de abril de 2025 reuniu uma colaboração inesperada, porém poderosa. Meu grande amigo Dylan Eck e eu viajamos do Colorado e do Missouri, respectivamente, para participar do 2º Hackathon Nacional de Segurança da Cerebral Valley em São Francisco. No início do evento, conhecemos Christina Huang e Ioana Munteanu, e a Equipe Aspen nasceu.

O hackathon apresentou dois desafios distintos. A trilha principal era uma competição baseada em projetos com prêmios de colocação tradicionais, enquanto um desafio especial convidava os participantes a hackear eticamente os sistemas de refrigeração da Code Metal. Dada a expertise diversa de nossa equipe, particularmente o background de Dylan em engenharia de software e mecânica, tomamos a decisão estratégica de enfrentar ambos os desafios dentro do período de 24 horas.

Essa abordagem ambiciosa levou a dois resultados significativos:

1. Guardian Grid (SF) - Nosso principal projeto do hackathon focado em evacuação de emergência:

   • Vídeo de Demonstração
   • Repositório GitHub

2. Desafio Code Metal - Conquistamos o teste de penetração mais bem-sucedido em seus sistemas de refrigeração, levando à vitória do prêmio especial de $5.000. Embora esta solução permaneça confidencial, demonstrou a profundidade técnica de nossa equipe tanto em software quanto em sistemas termodinâmicos.

Embora o Guardian Grid não tenha garantido um dos três primeiros lugares na competição principal, os jurados reconheceram seu impacto potencial e abordagem inovadora. O escopo do projeto era ambicioso, e dividir nosso foco entre dois desafios significou que não pudemos implementar todas as funcionalidades previstas dentro do limite de tempo. No entanto, o feedback dos jurados validou a importância de nossa solução para a gestão de emergências urbanas.

O hackathon provou ser uma experiência transformadora. Além das conquistas técnicas e do prêmio em dinheiro, fomentou novas amizades e demonstrou o poder de conjuntos de habilidades diversificados trabalhando sob pressão. Após enfrentar desafios pessoais no final de 2024 e início de 2025, esse sucesso foi particularmente significativo e revigorante.

Detalhes do Hackathon

Guardian Grid (SF) foi construído no 2º Hackathon Nacional de Segurança (26-27 de abril de 2025), organizado pela Cerebral Valley e Shield Capital em parceria com Stanford DEFCON. O evento reuniu tecnólogos e engenheiros para criar soluções para problemáticas de segurança nacional curadas por partes interessadas do exército dos EUA, com orientação de mentores governamentais, militares e de startups.

• O fim de semana incluiu uma feira de carreiras em tecnologia de defesa e atividades de integração na Universidade de Stanford, seguida por 24 horas de hacking em São Francisco.
• Patrocinadores e apoiadores incluíram Shield Capital, In-Q-Tel, NATO Innovation Fund, Vannevar Labs, Scale AI, Groq, Windsurf, Anthropic, Microsoft, Maxar, Dedrone, Distributed Spectrum e Code Metal.
• As categorias do hackathon incluíram Cidades Inteligentes, Jogos de Guerra, Análise de Padrões Marítimos, Segurança Cibernética para Implantações de IA, Navegação por Frequência de Rádio, Segurança Nacional Geral e Hack de Sistema de Refrigeração.

A seção principal do hackathon ofereceu prêmios que incluíam $3.000 e unidades Starlink para o primeiro lugar, $2.000 para o segundo lugar e $1.000 para o terceiro lugar. Mas havia um prêmio especial, oculto, para um desafio de refrigeração com um prêmio de $5.000.

Nossa equipe participou tanto dos desafios de Cidades Inteligentes quanto de Hack de Sistema de Refrigeração. Guardian Grid (SF) foi nossa inscrição para Cidades Inteligentes. Ganhamos um Prêmio Especial de $5.000 e Menção Honrosa por nosso trabalho técnico no desafio de refrigeração, e nossa solução de Cidades Inteligentes recebeu feedback positivo de jurados e colegas.

Jurados e colegas reconheceram o Guardian Grid (SF) como uma resposta impactante a um problema significativo na gestão de emergências, elogiando sua criatividade, abordagem prática e o fato de que evitou simplesmente usar tecnologia LLM como solução universal. Embora nosso projeto de Cidades Inteligentes não tenha conquistado um dos três primeiros lugares devido às restrições de tempo ao dividir recursos entre dois desafios, os jurados ficaram impressionados com seu potencial e relevância. Nossa equipe ficou honrada em receber esse reconhecimento junto com a vitória no desafio Hack de Sistema de Refrigeração.

Encontre mais detalhes e reflexões em nossa Publicação no LinkedIn e confira a galeria de fotos do hackathon.

Fontes de Dados GPS

Para nossa busca de caminho e mapeamento na Área da Baía de São Francisco, precisávamos de dados de rodovias precisos e abrangentes. Inicialmente experimentamos tanto a API do Google Maps quanto a API da Mapbox para obter esses dados. No entanto, suas restrições de licenciamento e limitações funcionais nos impediram de obter ou usar o grafo de roteamento subjacente de maneira que atendesse aos objetivos do hackathon. Por causa dessas restrições, utilizamos conjuntos de dados geográficos brutos e abertos. Obtivemos esses dados geográficos brutos através destas duas fontes de código aberto:

• Estradas da Região da Baía de São Francisco (Portal de Dados Aberto MTC)
• Explore Estradas da Região da Baía de São Francisco

Recursos lineares representam vias rodoviárias para a Região da Baía de São Francisco. O conjunto de recursos foi montado usando todos os arquivos shapefile TIGER/Line de 2021 baseados em condados pela Comissão Metropolitana de Transporte (MTC/ABAG). O conjunto de dados inclui todas as rodovias primárias, secundárias, de bairro local e rurais, ruas da cidade, trilhas veiculares, rampas, vias de serviço, becos, estradas privadas, ciclovias, trilhas de sela/cavalo, passarelas, trilhas pedestres e escadarias para toda a região.

• O conjunto de recursos contém segmentos de estrada únicos para cada condado e inclui casos onde um único trecho de estrada tem múltiplas designações (por exemplo, uma interestadual sendo chamada pelo seu número e nome local).
• Estradas primárias são rodovias divididas principais, enquanto estradas secundárias são as principais artérias da região.
• O conjunto de dados inclui colunas de atributos para identificar o tipo de estrada, jurisdição e mais, suportando roteamento flexível e análise de dados.

Você pode ler mais sobre a licença e detalhes dos dados na fonte de dados MTC.

Como Executar

1. Clone este repositório e navegue até ele.

2. Configure seu arquivo .env.local. Consulte o arquivo env.local.example para saber quais variáveis de ambiente você precisa. Observe que você precisará de uma chave de API do MapBox para a interface de mapa e geocodificação, de uma chave de API do TextBelt para alertas SMS (apenas demonstração), bem como de um número de telefone para envio de mensagens durante a demonstração.

3. Depois de criar seu arquivo .env.local, você pode começar a configurar todos os serviços do GuardianGrid, que incluem:

   • frontend: A interface frontend do aplicativo.
   • backend: O backend do aplicativo, incluindo a lógica de busca de caminho no mapa.

4. Para configurar o serviço frontend, certifique-se de que você tem o Yarn instalado e execute:

   yarn install
   

5. Para configurar o serviço backend, faça o seguinte:

   # go into this directory
   cd ./src/backend
   
   # set up a python environment
   python3 -m venv env
   
   # activate the python environment
   source env/bin/activate
   
   # install dependencies
   pip3 install -r requirements.txt
   
   # deactivate python environment
   deactivate
   
   # return to the project's root directory
   cd -
   

6. Com tudo configurado, o passo final é executar o aplicativo. Você precisará de duas janelas ou abas de terminal separadas, referidas como Terminal #1 e Terminal #2.

7. No Terminal #1, inicie o serviço backend:

   # go into the backend service directory
   cd ./src/backend
   
   # activate the python environment
   source env/bin/activate
   
   # run the backend
   bash ./run.sh
   

8. No Terminal #2, inicie o serviço frontend:

   yarn dev
   

9. Com tudo em execução, abra seu navegador e vá para: http://localhost:3000/

10. Quando terminar, feche Terminal #1 e Terminal #2.