Guardian Grid (Сан‑Франциско)

О проекте

Guardian Grid (SF) — это инструмент для эвакуации в умном городе, который помогает сообществам быстро и безопасно реагировать в ходе крупных чрезвычайных ситуаций. Система позволяет городским администраторам или должностным лицам по чрезвычайным ситуациям отмечать зоны опасности, такие как районы, затронутые природными катастрофами, и определять безопасные зоны непосредственно на интерактивной карте. Затем используются продвинутые алгоритмы поиска маршрутов для генерации и передачи самых безопасных путей эвакуации для жителей с учётом текущих опасностей.

Когда происходит чрезвычайная ситуация, чиновники могут обновлять зоны опасности и безопасные зоны и немедленно отправлять оповещения на телефоны жителей посредством текстовых сообщений. Каждый человек получает ссылку на веб‑портал, который использует их текущее местоположение для отображения маршрута с учётом опасностей к безопасной зоне и предоставляет пошаговые указания с помощью Google Maps. По мере развития ситуации маршруты пересчитываются в реальном времени, и отправляются новые оповещения, чтобы все были в курсе и в безопасности. Смотрите демонстрацию здесь:

В текущем демонстрационном коде оповещения отправляются по SMS на один телефонный номер для демонстрационных и тестовых целей. Однако в реальном развертывании Guardian Grid SF интегрировался бы с системой Wireless Emergency Alerts (WEA) для вещания оповещений об эвакуации всем людям в затронутом городе или регионе.

Хотя нынешний фокус направлен на район залива Сан‑Франциско, наша цель — расширить Guardian Grid на другие крупные города по всему миру. Наша задача — предоставить надёжную систему для координированных и основанных на данных эвакуаций, чтобы каждый город мог защитить своих людей, минимизировать заторы и быстро реагировать по мере развития чрезвычайных ситуаций.

Команда Aspen

Guardian Grid была разработана командой Aspen на Национальном хакатоне по вопросам безопасности. Наша команда состояла из:

• Ioana Munteanu - инженер-программист
• Christina Huang - инженер-программист
• Mehmet Yilmaz - инженер-программист
• Dylan Eck - инженер по программному обеспечению и механике

Мы благодарны за руководство и поддержку наших наставников и организаторов, включая Эллиота Вулфа, Адама Папу и Рэя Дель Веккио.

Наш путь на хакатоне

Выходные хакатона 26–27 апреля 2025 года объединили неожиданное, но мощное сотрудничество. Мой близкий друг Dylan Eck и я прибыли из Колорадо и Миссури соответственно, чтобы принять участие во 2‑м Национальном хакатоне по вопросам безопасности Cerebral Valley в Сан‑Франциско. На старте мероприятия мы встретили Christina Huang и Ioana Munteanu, и так родилась команда Aspen.

Хакатон включал два различных задания. Основной трек был проектным соревнованием с традиционными призовыми местами, в то время как специальный вызов приглашал участников этично взломать системы охлаждения Code Metal. Учитывая разнообразие опыта нашей команды, особенно опыт Дилана как в программной, так и в механической инженерии, мы приняли стратегическое решение взяться за оба задания в пределах 24‑часового срока.

Этот амбициозный подход привел к двум значительным результатам:

1. Guardian Grid (SF) — наш основной проект на хакатоне, ориентированный на эвакуацию:

   • Демонстрационное видео
   • Репозиторий GitHub

2. Code Metal Challenge — мы провели самый успешный тест на проникновение их систем охлаждения, что привело к нашей победе в специальном призе на $5,000. Хотя это решение осталось конфиденциальным, оно продемонстрировало техническую глубину нашей команды как в программном обеспечении, так и в термодинамических системах.

Хотя Guardian Grid не занял место в тройке лидеров основного соревнования, судьи признали его потенциальное влияние и инновационный подход. Масштаб проекта был амбициозным, и разделение нашего внимания между двумя задачами означало, что мы не успели реализовать все задуманные функции в отведённое время. Тем не менее отзывы судей подтвердили значимость нашего решения в области управления городскими чрезвычайными ситуациями.

Хакатон оказался преобразующим опытом. Помимо технических достижений и призовых денег, он способствовал новым дружбам и показал силу объединения различных навыков под давлением. После личных трудностей в конце 2024 и начале 2025 года этот успех был особенно значимым и воодушевляющим.

Подробности хакатона

Guardian Grid (SF) был создан на 2‑м ежегодном National Security Hackathon (26–27 апреля 2025 года), организованном Cerebral Valley и Shield Capital в сотрудничестве со Stanford DEFCON. Мероприятие объединило технологов и инженеров для создания решений по заданиям национальной безопасности, отобранным представителями вооружённых сил США, при поддержке наставников из правительства, военных и стартапов.

• В течение выходных проходила ярмарка карьер в области оборонных технологий и тимбилдинг в Стэнфордском университете, за которыми последовали 24 часа хакерства в Сан‑Франциско.
• Спонсорами и партнёрами были Shield Capital, In‑Q‑Tel, NATO Innovation Fund, Vannevar Labs, Scale AI, Groq, Windsurf, Anthropic, Microsoft, Maxar, Dedrone, Distributed Spectrum и Code Metal.
• Категории хакатона включали Умные города, Военные игры, Анализ морских закономерностей, Кибербезопасность для развертывания ИИ, Радиочастотную навигацию, Общенациональную безопасность и Взлом холодильной системы.

Основная часть хакатона предусматривала призы, которые включали included $3,000 и устройства Starlink за первое место, $2,000 за второе место и $1,000 за третье место. Но также был специальный, скрытый приз за задачу по холодильным системам с призом $5,000.

Наша команда участвовала как в соревновании по Умным городам, так и в конкурсе Взлом холодильной системы. Guardian Grid (SF) был нашей работой в категории Умные города. Мы получили специальный приз $5,000 и почётное упоминание за нашу техническую работу в холодильном задании, а наше решение для Умных городов получило позитивные отзывы от судей и коллег.

Судьи и коллеги признали Guardian Grid (SF) значимым ответом на серьёзную проблему в управлении чрезвычайными ситуациями, отметив его креативность, практический подход и то, что проект не ограничился использованием технологий больших языковых моделей как универсального решения. Несмотря на то, что наш проект по Умным городам не выиграл место в тройке лидеров из‑за ограничений времени и разделения ресурсов между двумя задачами, судьи были впечатлены его потенциалом и актуальностью. Наша команда была польщена получить это признание вместе с победой в конкурсе Взлом холодильной системы.

Подробнее и наши размышления вы можете найти в нашей публикации в LinkedIn, а фотоальбом с хакатона можно посмотреть здесь.

Источники GPS-данных

Для поиска маршрутов и картографии в районе залива Сан‑Франциско нам потребовались точные и полные данные о дорожной сети. Сначала мы экспериментировали как с API Google Maps, так и с API Mapbox для получения этих данных. Однако их лицензионные ограничения и функциональные ограничения не позволяли нам получить или использовать базовый граф маршрутов таким образом, который соответствовал бы целям нашего хакатона. Из‑за этих ограничений мы использовали открытые сырые географические наборы данных. Мы получили эти сырые географические данные из двух открытых источников:

• Дорожные сети региона залива Сан‑Франциско (портал открытых данных MTC)
• Просмотреть дорожные сети региона залива Сан‑Франциско

Линейные объекты представляют дороги для региона залива Сан-Франциско. Набор объектов был собран с использованием всех шейп-файлов TIGER/Line 2021 года по каждому округу Митрополитен Транспортной Комиссии (MTC/ABAG). Набор данных включает все основные, второстепенные, местные микрорайонные и сельские дороги, городские улицы, автомобильные тропы, съезды, служебные проезды, переулки, частные дороги, велосипедные дорожки, дорожки для верховой езды/лошадей, пешеходные дорожки, пешеходные тропы и лестницы для всего региона.

• Набор объектов содержит уникальные сегменты дорог для каждого округа и включает случаи, когда один и тот же участок дороги имеет несколько обозначений (например, межштатная автомагистраль, называемая по номеру и по местному названию).
• Основные дороги — это крупные разделённые шоссе, тогда как второстепенные дороги — главные артерии в регионе.
• Набор данных включает столбцы атрибутов для идентификации типа дороги, юрисдикции и прочего, поддерживая гибкую маршрутизацию и анализ данных.

Больше информации о лицензировании и деталях данных можно прочитать на источнике набора данных MTC.

Как запустить

1. Клонируйте этот репозиторий и перейдите в него.

2. Настройте ваш файл .env.local. Обратитесь к файлу env.local.example, чтобы узнать, какие переменные окружения необходимы. Обратите внимание, что вам потребуется ключ API MapBox для интерфейса карты и геокодирования, ключ API TextBelt для SMS-уведомлений (только демонстрация), а также номер телефона для отправки сообщений во время демонстрации.

3. После создания файла .env.local вы можете начать настройку всех сервисов GuardianGrid, которые включают:

   • фронтенд: пользовательский интерфейс приложения.
   • бэкенд: бэкенд приложения, включая логику поиска маршрутов на карте.

4. Чтобы настроить сервис фронтенд, убедитесь, что у вас установлен Yarn и выполните:

   yarn install
   

5. Чтобы настроить сервис бэкенд, выполните следующее:

   # 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. После настройки всего, окончательный шаг — запустить приложение. Вам понадобятся два отдельных окна или вкладки терминала, далее именуемые Терминал №1 и Терминал №2.

7. В Терминал №1 запустите сервис бэкенд:

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

8. В Терминал №2 запустите сервис фронтенд:

   yarn dev
   

9. Когда всё запущено, откройте браузер и перейдите по адресу: http://localhost:3000/

10. По завершении закройте Терминал №1 и Терминал №2.