Guardian Grid SF | Mehmet Yilmaz

Про

Guardian Grid (SF) - це інструмент екстреної евакуації для розумного міста, який допомагає громадам швидко та безпечно реагувати під час великих катастроф. Система дозволяє адміністраторам міст або екстреним службам позначати небезпечні зони, такі як райони, постраждалі від природних катастроф, і визначати безпечні зони безпосередньо на інтерактивній карті. Потужні алгоритми пошуку шляхів використовуються для генерації та комунікації найбезпечніших маршрутів евакуації для мешканців, враховуючи поточні небезпеки.

Коли відбувається надзвичайна ситуація, посадові особи можуть оновлювати небезпечні та безпечні зони та негайно надсилати сповіщення на телефони мешканців через текстові повідомлення. Кожна особа отримує посилання на веб-портал, який використовує їхнє поточне місцезнаходження, щоб відобразити маршрут до безпеки з урахуванням небезпек і надає миттєві вказівки з Google Maps. У міру розвитку ситуацій маршрути перераховуються в реальному часі, і надсилаються нові сповіщення, щоб тримати всіх в курсі та в безпеці. Ознайомтеся з демонстрацією тут:

У поточному демонстраційному коді сповіщення надсилаються через SMS на один номер телефону для демонстраційних та тестових цілей. Однак у реальному розгортанні Guardian Grid SF інтегруватиметься з Системою бездротових екстрених сповіщень (WEA), щоб транслювати сповіщення про евакуацію всім людям у постраждалому місті або регіоні.

Хоча теперішній акцент робиться на районі затоки Сан-Франциско, наша мета - розширити Guardian Grid на інші великі міста світу. Наша мета - забезпечити надійну систему для координованих та орієнтованих на дані евакуацій, щоб кожне місто могло захистити своїх людей, мінімізувати затори та швидко реагувати на надзвичайні ситуації.

Команда Aspen

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

Ioana Munteanu - Інженер-програміст
Christina Huang - Інженер-програміст
Mehmet Yilmaz - Інженер-програміст
Dylan Eck - Інженер програмного забезпечення та механіки

Ми вдячні за керівництво та підтримку наших наставників та організаторів, включаючи Елліота Вольфа, Адама Папу та Рея Дель 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 подорожували з Колорадо та Міссурі відповідно, щоб взяти участь у 2-му Національному безпековому хакатоні Cerebral Valley у Сан-Франциско. На відкритті заходу ми зустріли Christina Huang та Ioana Munteanu, і команда Aspen була створена.

Пост Ioana в LinkedIn, що підкреслює наш досвід на хакатоні

Хакатон поставив перед нами два різні виклики. Основна траса була проектним змаганням з традиційними призами, тоді як спеціальний виклик запрошував учасників етично зламати системи охолодження Code Metal. Враховуючи різноманітний досвід нашої команди, зокрема фон Ділана в обох програмних та механічних інженерних дисциплінах, ми прийняли стратегічне рішення взяти на себе обидва виклики протягом 24-годинного терміну.

Цей амбітний підхід призвів до двох значних результатів:

Guardian Grid (SF) - Наш основний проект на хакатоні, зосереджений на екстреній евакуації:
- Демонстраційне відео
- Репозиторій GitHub
Виклик Code Metal - Ми досягли найуспішнішого тесту на проникнення їхніх систем охолодження, що призвело до нашої перемоги в спеціальному призі на суму $5,000. Хоча це рішення залишається конфіденційним, воно продемонструвало технічну глибину нашої команди в обох програмних та термодинамічних системах.

Хоча Guardian Grid не зайняла місце в трійці найкращих у основному змаганні, судді визнали її потенційний вплив та інноваційний підхід. Обсяг проекту був амбітним, і розподіл нашої уваги між двома викликами означав, що ми не змогли реалізувати всі заплановані функції в межах часових обмежень. Проте відгуки суддів підтвердили значущість нашого рішення у вирішенні проблеми управління надзвичайними ситуаціями в містах.

Хакатон виявився трансформаційним досвідом. Окрім технічних досягнень та призових грошей, він сприяв новим дружнім зв’язкам і продемонстрував силу різноманітних навичок, які об’єднуються під тиском. Після особистих викликів наприкінці 2024 та на початку 2025 року цей успіх був особливо значущим і надихаючим.

Деталі хакатону

Guardian Grid (SF) була створена на 2-му щорічному Національному безпековому хакатоні (26-27 квітня 2025 року), організованому Cerebral Valley та Shield Capital у партнерстві зі Stanford DEFCON. Захід об’єднав технологів та інженерів для створення рішень для проблем національної безпеки, які були підготовлені військовими зацікавленими сторонами США, з керівництвом від урядових, військових та стартап-менеджерів.

У вихідні відбувся ярмарок кар’єри в оборонних технологіях та командоутворення в Стенфордському університеті, після чого протягом 24 годин проходило хакування в Сан-Франциско.
Спонсорами та підтримкою 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 Розумні Міста, Військові Ігри, Аналіз Морських Шаблонів, Кібербезпека для Впровадження ШІ, Навігація за Радіочастотою, Загальна Національна Безпека та Ламання Системи Охолодження.

Основна частина хакатону мала призи, які включали $3,000 та одиниці Starlink для першого місця, $2,000 для другого місця та $1,000 для третього місця. Але був спеціальний, прихований приз за виклик охолодження з призом у $5,000.

Наша команда брала участь у викликах Розумні Міста та Ламання Системи Охолодження. Guardian Grid (SF) була нашим внеском у Розумні Міста. Ми отримали спеціальний приз у розмірі $5,000 та почесне згадування за нашу технічну роботу в виклику охолодження, а наше рішення для Розумних Міст отримало сильні відгуки від суддів та колег.

Судді та колеги визнали Guardian Grid (SF) як впливову відповідь на значну проблему в управлінні надзвичайними ситуаціями, похваливши її креативність, практичний підхід та те, що вона уникала простого використання технології LLM як універсального рішення. Хоча наш проект Розумних Міст не виграв приз у трійці найкращих через часові обмеження від розподілу ресурсів між двома викликами, судді були вражені його потенціалом та актуальністю. Наша команда була вшанована отримати це визнання разом із перемогою в виклику Ламання Системи Охолодження.

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

Джерела GPS-даних

Для нашого пошуку шляхів та картографування в районі затоки Сан-Франциско нам потрібні були точні та всебічні дані про дороги. Спочатку ми експериментували з API Google Maps та API Mapbox для отримання цих даних. Однак їхні ліцензійні обмеження та функціональні обмеження завадили нам отримати або використовувати основний граф маршрутизації таким чином, який відповідав нашим цілям хакатону. Через ці обмеження ми використовували відкриті сирі географічні набори даних. Ми отримали ці сирі географічні дані через ці два відкриті джерела:

Лінійні особливості представляють дороги для регіону затоки Сан-Франциско. Набір особливостей був зібраний за допомогою всіх графічних файлів TIGER/Line на основі округів 2021 року від Метрополітенської транспортної комісії (MTC/ABAG). Набір даних включає всі основні, вторинні, місцеві районні та сільські дороги, міські вулиці, автомобільні стежки, рампи, сервісні дороги, провулки, приватні дороги, велосипедні доріжки, стежки для коней, пішохідні стежки та сходи для всього регіону.

Набір особливостей містить унікальні сегменти доріг для кожного округу та включає випадки, коли один і той же відрізок дороги має кілька позначень (наприклад, міжштатна дорога, яка називається за своїм номером і місцевою назвою).
Основні дороги - це великі розділені автомагістралі, тоді як вторинні дороги - це основні артерії регіону.
Набір даних включає стовпці атрибутів для ідентифікації типу дороги, юрисдикції та іншого, що підтримує гнучке маршрутизацію та аналіз даних.

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

Як запустити

Клонуйте цей репозиторій і перейдіть до нього.
Налаштуйте свій файл .env.local. Зверніться до файлу env.local.example, щоб дізнатися, які змінні середовища вам потрібні. Зверніть увагу, що вам знадобиться ключ API MapBox для інтерфейсу карти та геокодування, ключ API TextBelt для SMS-сповіщень (демо лише), а також номер телефону для відправки текстових повідомлень під час демонстрації.
Після створення файлу .env.local ви можете почати налаштування всіх служб GuardianGrid, які включають:
- frontend: Інтерфейс програми.
- backend: Бекенд програми, включаючи логіку прокладання маршрутів на карті.
Щоб налаштувати службу frontend, переконайтеся, що у вас встановлено Yarn і виконайте:
```
yarn install
```

Щоб налаштувати службу backend, виконайте наступні дії:

# перейдіть до цього каталогу
cd ./src/backend

# налаштуйте середовище python
python3 -m venv env

# активуйте середовище python
source env/bin/activate

# встановіть залежності
pip3 install -r requirements.txt

# деактивуйте середовище python
deactivate

# поверніться до кореневого каталогу проекту
cd -

Після налаштування всього, останній крок - запустити програму. Вам знадобляться два окремі вікна або вкладки терміналу, які називаються Термінал #1 та Термінал #2.

У Терміналі #1 запустіть службу backend:

# перейдіть до каталогу служби backend
cd ./src/backend

# активуйте середовище python
source env/bin/activate

# запустіть бекенд
bash ./run.sh

У Терміналі #2 запустіть службу frontend:
```
yarn dev
```
Коли все запущено, відкрийте ваш браузер і перейдіть за адресою: http://localhost:3000/
Коли закінчите, закрийте Термінал #1 та Термінал #2.