Guardian Grid

GitHub репозиторій • Пост у LinkedIn
Демо відео • Деталі хакатону

Про

Guardian Grid (SF) — це інструмент для екстреної евакуації в розумному місті, який допомагає громадам швидко та безпечно реагувати під час великих катастроф. Система дозволяє міським адміністраторам або службам надзвичайних ситуацій позначати небезпечні зони, такі як райони, уражені природними катастрофами, і визначати безпечні зони безпосередньо на інтерактивній карті. Потім використовуються передові алгоритми пошуку шляхів для створення та передачі найбезпечніших маршрутів евакуації жителям, з урахуванням поточних небезпек.

Коли виникає надзвичайна ситуація, чиновники можуть оновлювати небезпечні та безпечні ділянки та негайно надсилати сповіщення на телефони жителів за допомогою текстових повідомлень. Кожна особа отримує посилання на веб‑портал, який використовує її поточне місцезнаходження, щоб показати маршрут, орієнтований на уникнення небезпеки, і надає миттєві інструкції за допомогою Google Maps. У міру розвитку ситуації маршрути перераховуються в режимі реального часу, а нові сповіщення надсилаються, щоб усіх тримати в курсі та в безпеці. Перегляньте демо‑версію тут:

У поточному демонстраційному коді сповіщення надсилаються через SMS на один номер телефону для демонстрації та тестування. Однак у реальному розгортанні Guardian Grid SF інтегрувався б із системою бездротових екстрених сповіщень (WEA), щоб транслювати сповіщення про евакуацію всім людям у постраждалому місті чи регіоні.

Хоча наразі фокус зосереджений на районі Сан‑Франциско‑Бей, наше бачення — розширити Guardian Grid на інші великі міста світу. Наша мета — надати надійну систему для координованих та даних‑орієнтованих евакуацій, щоб кожне місто могло захистити своїх людей, мінімізувати затори та швидко реагувати, коли виникають надзвичайні ситуації.

Команда Aspen

Guardian Grid була розроблена командою Aspen на Національному хакатоні з безпеки. Наша команда складалася з:

  • Ioana Munteanu - Інженер‑програміст
  • Christina Huang - Інженер‑програміст
  • Mehmet Yilmaz - Інженер‑програміст
  • Dylan Eck - Інженер‑програміст та механічний інженер

Ми вдячні за керівництво та підтримку наших наставників і організаторів, включаючи Елліотта Вольфа, Адама Папу та Рея Дел Веккіо.

Наша подорож на хакатоні

Хакатон у вихідні 26‑27 квітня 2025 року об’єднав 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 безпеки Cerebral Valley у Сан‑Франциско. На старті події ми познайомились з Christina Huang та Ioana Munteanu, і команда Aspen була створена.

Пост у LinkedIn

Пост у LinkedIn Іоани, що підкреслює наш досвід хакатону

Хакатон представив два різні виклики. Основний трек був проєктним змаганням із традиційними призами, тоді як спеціальний виклик запрошував учасників етично зламати системи охолодження Code Metal’s. Завдяки різноманітному досвіду нашої команди, зокрема бекграунду Ділана в програмному та механічному інженерстві, ми стратегічно вирішили взятися за обидва виклики протягом 24‑годинного часу.

Цей амбітний підхід призвів до двох важливих результатів:

  1. Guardian Grid (SF) - Наш головний проєкт хакатону, орієнтований на екстрену евакуацію:

  2. Code Metal Challenge - Ми досягли найуспішнішого тесту проникнення їхніх систем охолодження, що принесло нам перемогу у спеціальному призі в $5 000. Хоча це рішення залишається конфіденційним, воно продемонструвало технічну глибину нашої команди в галузі програмного забезпечення та термодинамічних систем.

Хоча Guardian Grid не зайняв перше‑третє місце у головному змаганні, журі визнало його потенційний вплив та інноваційний підхід. Обсяг проєкту був амбітним, і розподіл уваги між двома викликами означав, що ми не змогли реалізувати всі заплановані функції в межах часу. Проте відгуки журі підтвердили значущість нашого рішення у сфері управління міськими надзвичайними ситуаціями.

Хакатон виявився трансформаційним досвідом. Окрім технічних досягнень і грошових призів, він сприяв новим дружбам і продемонстрував силу різноманітних навичок, що об’єднуються під тиском. Після особистих труднощів у кінці 2024 та на початку 2025 року цей успіх був особливо значущим і надихаючим.

Команда Aspen під час хакатону
Робота над Guardian Grid Презентація хакатону

Деталі хакатону

Guardian Grid (SF) була створена на другому щорічному National Security Hackathon (26‑27 квітня 2025), організованому Cerebral Valley і Shield Capital у партнерстві зі Stanford DEFCON. Подія об’єднала технологів і інженерів для розробки рішень щодо проблем національної безпеки, сформульованих військовими США, за підтримки урядових, військових та стартап‑наставників.

  • У вихідні був ярмарок кар’єр у сфері оборонних технологій та командо‑будування в Стенфорді, після чого слідували 24 години хакінгу в Сан‑Франциско.
  • Спонсорами та підтримувачами були Shield Capital, In‑Q‑Tel, NATO Innovation Fund, Vannevar Labs, Scale AI, Groq, Windsurf, Anthropic, Microsoft, Maxar, Dedrone, Distributed Spectrum та Code Metal.
  • Категорії хакатону включали Smart Cities, War Games, Maritime Pattern Analysis, Cybersecurity for AI Deployments, Radio Frequency Navigation, General National Security та Hack A Refrigeration System.

Головна частина хакатону передбачала призи у розмірі $3 000 і одиниці Starlink за перше місце, $2 000 за друге і $1 000 за третє. Окрім цього був спеціальний, прихований приз за виклик у сфері охолодження у розмірі $5 000.

Наша команда брала участь у викликах Smart Cities та Hack A Refrigeration System. Guardian Grid (SF) була нашим поданням у категорії Smart Cities. Ми отримали спеціальний приз у $5 000 та почесне згадування за технічну роботу у виклику з охолодженням, а наше рішення для Smart Cities отримало сильний позитивний відгук від журі та колег.

Журі та колеги визнали Guardian Grid (SF) впливовою відповіддю на важливу проблему управління надзвичайними ситуаціями, хвалячи його креативність, практичний підхід і те, що він не спирається лише на технології LLM як універсальне рішення. Хоча наш проєкт Smart Cities не отримав призу у топ‑три через обмеження часу, пов’язані з розподілом ресурсів між двома викликами, журі було вражено його потенціалом і актуальністю. Наша команда була горда отримати це визнання разом із перемогою у виклику Hack A Refrigeration System.

Знайдіть більше деталей та роздумів у нашому LinkedIn пості і перегляньте фотогалерею з хакатону тут.

Джерела даних GPS

Для нашого пошуку шляхів і картографії в районі Сан‑Франциско‑Бей нам потрібні були точні та всебічні дані про дорожню мережу. Спочатку ми експериментували з API Google Maps та API Mapbox, щоб отримати ці дані. Однак їхні ліцензійні обмеження та функціональні обмеження завадили нам отримати або використовувати базовий граф маршрутизації у спосіб, який відповідав би цілям нашого хакатону. Через ці обмеження ми використали відкриті необроблені географічні набори даних. Ми отримали ці дані з двох відкритих джерел:

Лінійні об’єкти представляють дорожню мережу регіону Сан-Франциско-Бей. Набір даних був зібраний за допомогою всіх графічних файлів TIGER/Line 2021 року, розподілених за графствами, Метрополітенською транспортною комісією (MTC/ABAG). Датасет включає всі основні, другорядні, місцеві районні та сільські дороги, міські вулиці, транспортні траси, під’їзди, сервісні проїзди, провулки, приватні дороги, велосипедні доріжки, кінні/кінні стежки, пішохідні доріжки, пішохідні маршрути та сходи для всього регіону.

  • Набір даних містить унікальні дорожні сегменти для кожного графства і включає випадки, коли один і той самий відрізок дороги має кілька позначень (наприклад, міжштатна дорога, яку називають за номером і місцевою назвою).
  • Основні дороги — це великі розділені автомагістралі, тоді як другорядні дороги є головними артеріями регіону.
  • Датасет включає стовпці атрибутів для ідентифікації типу дороги, юрисдикції та інше, підтримуючи гнучке маршрутизування та аналіз даних.

Ви можете дізнатися більше про ліцензування та деталі даних на джерелі набору даних MTC.

Як запустити

  1. Клонувати цей репозиторій і перейти в нього.

  2. Налаштуйте ваш файл .env.local. Дивіться файл env.local.example, щоб дізнатися, які змінні середовища потрібні. Зауважте, що вам знадобиться ключ API MapBox для інтерфейсу карти та геокодування, ключ API TextBelt для SMS‑сповіщень (тільки демонстрація), а також номер телефону для надсилання повідомлень під час демонстрації.

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

    • frontend: Інтерфейс фронтенду додатку.
    • backend: Бекенд додатку, включаючи логіку пошуку шляхів на карті.

  4. Щоб налаштувати сервіс frontend, переконайтеся, що у вас встановлений 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 налаштування всього, останній крок — запустити додаток. Вам знадобиться два окремих вікна або вкладки терміналу, які називатимуться Terminal #1 і Terminal #2.

  7. У Terminal #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 Terminal #2 запустіть сервіс frontend:

    yarn dev

  9. Після запуску всього відкрийте браузер і перейдіть за адресою: http://localhost:3000/

  10. Коли завершите, закрийте Terminal #1 і Terminal #2.