Guardian Grid (СФ)

Репозиторій на GitHub • Публікація в LinkedIn
Демонстраційне відео • Деталі хакатону

Про

Guardian Grid (SF) — це інструмент для евакуації в надзвичайних ситуаціях для розумного міста, який допомагає громадам реагувати швидко та безпечно під час масштабних катастроф. Система дозволяє міським адміністраторам або службам надзвичайних ситуацій відмічати зони небезпеки, такі як райони, уражені природними катаклізмами, та визначати безпечні зони безпосередньо на інтерактивній мапі. Потім для генерації та повідомлення найбезпечніших маршрутів евакуації для мешканців використовуються розвинені алгоритми пошуку шляхів з урахуванням поточних загроз.

Коли відбувається надзвичайна ситуація, посадовці можуть оновлювати зони небезпеки та безпеки й негайно надсилати сповіщення на телефони мешканців через текстові повідомлення. Кожна людина отримує посилання на веб-портал, який використовує її поточне місцезнаходження для відображення маршруту до безпеки з урахуванням небезпек і надає миттєві вказівки за допомогою Google Maps. У міру розвитку ситуації маршрути перераховуються в реальному часі, і надсилаються нові сповіщення, щоб тримати всіх у курсі та в безпеці. Перегляньте демонстрацію тут:

У поточному демонстраційному коді сповіщення надсилаються через SMS на один номер телефону для демонстраційних і тестових цілей. Однак у реальному розгортанні Guardian Grid SF інтегрувався б із системою Wireless Emergency Alerts (WEA), щоб транслювати сповіщення про евакуацію всім людям у постраждалому місті чи регіоні.

Хоча нинішня увага зосереджена на районі затоки Сан‑Франциско, наша візія — розширити Guardian Grid на інші великі міста світу. Наша мета — надати надійну систему для координованих і ґрунтованих на даних евакуацій, щоб кожне місто могло захистити своїх людей, мінімізувати затори та швидко реагувати у разі надзвичайних ситуацій.

Команда Aspen

Guardian Grid було розроблено командою Aspen на Національному хакатоні з питань безпеки. Наша команда складалася з:

  • Ioana Munteanu - Розробник програмного забезпечення
  • Christina Huang - Розробник програмного забезпечення
  • Mehmet Yilmaz - Розробник програмного забезпечення
  • Dylan Eck - Розробник програмного забезпечення та інженер‑механік

Ми вдячні за керівництво та підтримку наших менторів і організаторів, зокрема Elliott Wolf, Adam Papa та Ray Del Vecchio.

Наша участь у хакатоні

Вихідні хакатону 26–27 квітня 2025 року об’єднали несподівану, але потужну співпрацю. Мій близький друг Dylan Eck і я приїхали з Колорадо та Міссурі відповідно, щоб взяти участь у другому Національному хакатоні з питань безпеки, організованому Cerebral Valley у Сан‑Франциско. На старті заходу ми зустріли Christina Huang та Ioana Munteanu, і так народилася команда Aspen.

Публікація в LinkedIn

Публікація Іоани в LinkedIn, що висвітлює наш досвід на хакатоні

Хакатон представив дві різні задачі. Основний трек був конкурсом на проект із традиційними призовими місцями, тоді як спеціальний виклик запрошував учасників етично зламувати системи охолодження компанії Code Metal. Враховуючи різноманіття навичок у нашій команді, особливо досвід Dylana як у програмній, так і в механічній інженерії, ми стратегічно вирішили працювати над обома викликами в межах 24‑годинного терміну.

Такий амбітний підхід призвів до двох значних результатів:

  1. Guardian Grid (СФ) - Наш основний проєкт хакатону, орієнтований на евакуацію в надзвичайних ситуаціях:

  2. Виклик Code Metal - Ми виконали найуспішніший тест на проникнення їхніх систем охолодження, що призвело до нашої перемоги у спеціальному призі на $5,000. Хоча це рішення залишається конфіденційним, воно продемонструвало технічну глибину нашої команди як у програмному забезпеченні, так і в термодинамічних системах.

Хоча Guardian Grid не посів місце в топ‑трій основного конкурсу, судді визнали його потенційний вплив та інноваційний підхід. Обсяг проєкту був амбітним, і поділ уваги між двома викликами означав, що ми не змогли реалізувати всі заплановані функції в обмежений час. Тим не менш, відгуки суддів підтвердили значущість нашого рішення у сфері управління міськими надзвичайними ситуаціями.

Хакатон виявився трансформаційним досвідом. Поза технічними досягненнями та грошовими призами він сприяв новим дружнім зв’язкам і продемонстрував силу різноманітних навичок, що об’єднуються під тиском. Після особистих труднощів наприкінці 2024 і на початку 2025 років цей успіх був особливо важливим і надихаючим.

Команда Aspen під час хакатону
Робота над Guardian Grid Презентація на хакатоні

Деталі хакатону

Guardian Grid (SF) було створено на 2‑му щорічному Національному хакатоні з питань безпеки (26–27 квітня 2025 року), організованому Cerebral Valley і Shield Capital у партнерстві зі Stanford DEFCON. Захід об’єднав технологів та інженерів для створення рішень за тематичними завданнями національної безпеки, відібраними зацікавленими сторонами збройних сил США, за підтримки урядових, військових і стартап‑менторів.

  • У вихідні відбувся ярмарок кар’єри в оборонних технологіях і командоутворення в Стенфордському університеті, після чого відбулося 24 години хакерства в Сан‑Франциско.
  • Спонсорами та партнерами були Shield Capital, In‑Q‑Tel, NATO Innovation Fund, Vannevar Labs, Scale AI, Groq, Windsurf, Anthropic, Microsoft, Maxar, Dedrone, Distributed Spectrum і Code Metal.
  • Категорії хакатону включали Розумні міста, War Games, Аналіз морських патернів, Кібербезпека для розгортання ШІ, Радіочастотну навігацію, Загальні питання національної безпеки та Зламай систему охолодження.

Головний розділ хакатону мав призи, які включали $3,000 та пристрої Starlink за перше місце, $2,000 за друге місце та $1,000 за третє місце. Але був спеціальний, прихований приз за завдання з холодильного обладнання в розмірі $5,000.

Наша команда взяла участь у двох викликах: Розумні міста та Зламай систему охолодження. Guardian Grid (SF) був нашою роботою в категорії Розумні міста. Ми отримали спеціальний приз у $5,000 та почесну згадку за технічну роботу в холодильному виклику, а наше рішення для Розумних міст отримало схвальні відгуки від суддів та колег.

Судді та колеги визнали Guardian Grid (SF) значущою відповіддю на серйозну проблему в управлінні надзвичайними ситуаціями, похваливши його креативність, практичний підхід і те, що він уникнув простого використання технології LLM як універсального рішення. Хоча наш проєкт у категорії Розумні міста не здобув призове місце через обмеження часу, спричинені розподілом ресурсів між двома викликами, суддів вразив його потенціал і релевантність. Ми були вшановані такою оцінкою та перемогою у виклику Зламай систему охолодження.

Знайдіть більше деталей та рефлексій у нашій публікації в LinkedIn і перегляньте фотогалерею з хакатону тут.

Джерела GPS-даних

Для пошуку шляхів і картографування в районі затоки Сан‑Франциско нам були потрібні точні та повні дані про дорожню мережу. Спочатку ми експериментували як з Google Maps API, так і з API Mapbox, щоб отримати ці дані. Однак їхні ліцензійні обмеження та функціональні обмеження завадили нам отримати або використовувати базовий граф маршрутизації у спосіб, що відповідав би цілям хакатону. Через ці обмеження ми використали відкриті сирі географічні набори даних. Ці сирі геодані ми отримали через два відкриті джерела:

Лінійні об’єкти представляють дорожні шляхи для регіону затоки Сан-Франциско. Набір об’єктів було зібрано з використанням усіх файлів shapefile TIGER/Line 2021 за округами, підготовлених Метрополітенською транспортною комісією (MTC/ABAG). Набір даних включає всі магістральні, другорядні, місцеві районні та сільські дороги, міські вулиці, автомобільні стежки, з’їзди, сервісні проїзди, провулки, приватні дороги, велосипедні доріжки, стежки для верхової їзди/конні стежки, пішохідні доріжки, пішохідні маршрути та сходи для всього регіону.

  • Набір об’єктів містить унікальні сегменти доріг для кожного округу і включає випадки, коли один і той же відрізок дороги має кілька позначень (наприклад, міжштатна траса, яка називається за своїм номером і місцевою назвою).
  • Магістральні дороги — це великі розділені автомагістралі, тоді як другорядні дороги — основні артерії регіону.
  • Набір даних містить стовпці атрибутів для ідентифікації типу дороги, юрисдикції та іншого, що підтримує гнучке маршрутизування та аналіз даних.

Детальніше про ліцензування та подробиці даних можна прочитати на джерелі набору даних MTC.

Як запустити

  1. Клонуйте цей репозиторій та перейдіть у нього.

  2. Налаштуйте файл .env.local. Зверніться до файлу env.local.example, щоб дізнатися, які змінні середовища вам потрібні. Зауважте, що вам потрібен ключ MapBox API для інтерфейсу карти та геокодування, ключ TextBelt API для SMS-повідомлень (лише демо), а також номер телефону для надсилання SMS під час демонстрації.

  3. Після створення файлу .env.local ви можете почати налаштування всіх сервісів GuardianGrid, які включають:

    • frontend: Фронтенд-інтерфейс додатку.
    • backend: Бекенд додатку, включно з логікою пошуку шляху на карті.

  4. Щоб налаштувати сервіс frontend, переконайтеся, що у вас встановлено Yarn і виконайте:

    yarn install

  5. Щоб налаштувати сервіс backend, виконайте наступне:

    # 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. Після завершення налаштування останнім кроком є запуск додатку. Вам знадобляться два окремі вікна або вкладки терміналу, які позначатимемо як Термінал №1 та Термінал №2.

  7. У Терміналі №1 запустіть сервіс 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. У Терміналі №2 запустіть сервіс frontend:

    yarn dev

  9. Коли все запущено, відкрийте браузер і перейдіть за адресою: http://localhost:3000/

  10. Після завершення закрийте Термінал №1 та Термінал №2.