Lưới Bảo Vệ SF

Giới thiệu

Guardian Grid (SF) là một công cụ sơ tán khẩn cấp cho thành phố thông minh giúp cộng đồng phản ứng nhanh và an toàn trong các thảm họa lớn. Hệ thống cho phép quản trị viên thành phố hoặc quan chức khẩn cấp đánh dấu các vùng nguy hiểm, chẳng hạn các khu vực bị ảnh hưởng bởi thiên tai, và xác định vùng an toàn trực tiếp trên bản đồ tương tác. Các thuật toán tìm đường nâng cao sau đó được sử dụng để tạo và truyền đạt các lộ trình sơ tán an toàn nhất cho cư dân, có tính đến các mối nguy hiện tại.

Khi xảy ra tình trạng khẩn cấp, các quan chức có thể cập nhật vùng nguy hiểm và vùng an toàn và ngay lập tức gửi cảnh báo tới điện thoại của cư dân thông qua tin nhắn văn bản. Mỗi người nhận được một liên kết tới một cổng web, cổng này sử dụng vị trí hiện tại của họ để hiển thị một lộ trình nhận biết nguy hiểm đến nơi an toàn và cung cấp chỉ dẫn tức thì với Google Maps. Khi tình huống tiến triển, các lộ trình được tính lại theo thời gian thực, và các cảnh báo mới được gửi để giữ mọi người được cập nhật và an toàn. Xem bản trình diễn tại đây:

Trong mã minh họa hiện tại, các cảnh báo được gửi qua SMS tới một số điện thoại duy nhất cho mục đích trình diễn và thử nghiệm. Tuy nhiên, trong triển khai thực tế Guardian Grid SF sẽ tích hợp với hệ thống Wireless Emergency Alerts (WEA) system để phát sóng cảnh báo sơ tán tới tất cả mọi người trong thành phố hoặc khu vực bị ảnh hưởng.

Mặc dù trọng tâm hiện tại là Khu vực Vịnh San Francisco, tầm nhìn của chúng tôi là mở rộng Guardian Grid đến các thành phố lớn khác trên khắp thế giới. Mục tiêu của chúng tôi là cung cấp một hệ thống vững chắc cho việc sơ tán có phối hợp và dựa trên dữ liệu để mỗi thành phố có thể bảo vệ người dân, giảm thiểu ùn tắc và phản ứng nhanh khi tình huống khẩn cấp diễn ra.

Đội Aspen

Guardian Grid được phát triển bởi Đội Aspen tại Hackathon An Ninh Quốc Gia. Nhóm của chúng tôi bao gồm:

• Ioana Munteanu - Kỹ sư Phần mềm
• Christina Huang - Kỹ sư Phần mềm
• Mehmet Yilmaz - Kỹ sư Phần mềm
• Dylan Eck - Kỹ sư Phần mềm & Kỹ sư Cơ khí

Chúng tôi biết ơn sự hướng dẫn và hỗ trợ từ các cố vấn và ban tổ chức, bao gồm Elliott Wolf, Adam Papa và Ray Del Vecchio.

Hành Trình Hackathon của Chúng Tôi

Cuối tuần hackathon ngày 26-27 tháng 4 năm 2025 đã tạo ra một sự hợp tác bất ngờ nhưng mạnh mẽ. Người bạn thân của tôi Dylan Eck và tôi đã đi từ Colorado và Missouri tương ứng để tham gia Hackathon An Ninh Quốc Gia lần thứ 2 của Cerebral Valley ở San Francisco. Tại buổi khai mạc sự kiện, chúng tôi đã gặp Christina Huang và Ioana Munteanu, và Đội Aspen ra đời.

Hackathon đưa ra hai thách thức khác biệt. Hạng mục chính là một cuộc thi theo dự án với các giải thưởng theo thứ tự truyền thống, trong khi một thách thức đặc biệt mời người tham gia xâm nhập có đạo đức vào các hệ thống làm mát của Code Metal. Với chuyên môn đa dạng của đội, đặc biệt là nền tảng của Dylan trong cả phần mềm và kỹ thuật cơ khí, chúng tôi đã quyết định chiến lược là giải quyết cả hai thách thức trong khung thời gian 24 giờ.

Cách tiếp cận đầy tham vọng này dẫn đến hai kết quả quan trọng:

1. Guardian Grid (SF) - Dự án chính của hackathon của chúng tôi tập trung vào sơ tán khẩn cấp:

   • Video trình diễn
   • Kho lưu trữ GitHub

2. Thử thách Code Metal - Chúng tôi đạt được bài kiểm thử xâm nhập thành công nhất đối với hệ thống làm mát của họ, dẫn đến chiến thắng giải đặc biệt trị giá $5,000. Trong khi giải pháp này vẫn là bí mật, nó chứng minh chiều sâu kỹ thuật của đội chúng tôi cả về phần mềm lẫn hệ thống nhiệt động lực học.

Mặc dù Guardian Grid không giành vị trí trong top ba ở cuộc thi chính, các giám khảo đã công nhận tác động tiềm năng và cách tiếp cận đổi mới của nó. Phạm vi dự án là tham vọng, và việc chia sẻ nguồn lực giữa hai thách thức có nghĩa là chúng tôi không thể triển khai tất cả các tính năng đã hình dung trong thời gian giới hạn. Tuy nhiên, phản hồi từ giám khảo đã xác nhận ý nghĩa của giải pháp chúng tôi trong việc giải quyết quản lý khẩn cấp đô thị.

Hackathon đã trở thành một trải nghiệm chuyển đổi. Ngoài những thành tựu kỹ thuật và tiền thưởng, nó còn tạo điều kiện cho những tình bạn mới và chứng minh sức mạnh của việc kết hợp các bộ kỹ năng đa dạng dưới áp lực. Sau khi đối mặt với những thách thức cá nhân vào cuối năm 2024 và đầu năm 2025, thành công này đặc biệt có ý nghĩa và tiếp thêm sinh lực.

Chi Tiết Hackathon

Guardian Grid (SF) được xây dựng tại Hackathon An Ninh Quốc Gia lần thứ 2 (26-27 tháng 4, 2025), do Cerebral Valley và Shield Capital tổ chức phối hợp với Stanford DEFCON. Sự kiện quy tụ các nhà công nghệ và kỹ sư để xây dựng các giải pháp cho các bài toán an ninh quốc gia được tuyển chọn bởi các bên liên quan quân đội Mỹ, với sự hướng dẫn từ chính phủ, quân đội và các cố vấn khởi nghiệp.

• Cuối tuần bao gồm một hội chợ nghề công nghệ quốc phòng và hoạt động xây dựng đội tại Đại học Stanford, sau đó là 24 giờ hack tại San Francisco.
• Các nhà tài trợ và ủng hộ bao gồm Shield Capital, In-Q-Tel, NATO Innovation Fund, Vannevar Labs, Scale AI, Groq, Windsurf, Anthropic, Microsoft, Maxar, Dedrone, Distributed Spectrum, và Code Metal.
• Các hạng mục hackathon bao gồm Thành phố Thông minh, Trò chơi Chiến tranh, Phân tích Mẫu Hành vi Hàng hải, An ninh mạng cho Triển khai AI, Điều hướng Tần số Vô tuyến, An ninh Quốc gia Chung, và Hack Một Hệ thống Tủ Lạnh.

Phần chính của hackathon có các giải thưởng bao gồm bao gồm $3,000 và các thiết bị Starlink cho vị trí nhất, $2,000 cho vị trí nhì, và $1,000 cho vị trí ba. Nhưng có một giải đặc biệt, ẩn, cho thách thức về làm lạnh với giải thưởng $5,000.

Nhóm chúng tôi tham gia cả hai thách thức Thành phố Thông minh và Hack Một Hệ thống Tủ Lạnh. Guardian Grid (SF) là bài dự thi Thành phố Thông minh của chúng tôi. Chúng tôi giành được Giải Đặc Biệt trị giá $5,000 và một Lời Khen cho công việc kỹ thuật của mình trong thách thức làm lạnh, và giải pháp Thành phố Thông minh của chúng tôi nhận được phản hồi mạnh mẽ từ các giám khảo và đồng nghiệp.

Các giám khảo và đồng nghiệp công nhận Guardian Grid (SF) là một phản ứng có tác động cho một vấn đề đáng kể trong quản lý khẩn cấp, ca ngợi tính sáng tạo, cách tiếp cận thực tiễn, và thực tế là nó tránh việc chỉ đơn thuần sử dụng công nghệ LLM như một giải pháp vạn năng. Mặc dù dự án Thành phố Thông minh của chúng tôi không giành được một trong ba giải hàng đầu do giới hạn thời gian khi chia nguồn lực giữa hai thách thức, các giám khảo ấn tượng về tiềm năng và sự phù hợp của nó. Nhóm chúng tôi vinh dự nhận được sự công nhận này cùng với chiến thắng ở thách thức Hack Một Hệ thống Tủ Lạnh.

Tìm thêm chi tiết và những phản ánh trong bài đăng LinkedIn của chúng tôi và xem bộ sưu tập ảnh từ hackathon tại đây.

Nguồn Dữ Liệu GPS

Để tìm đường và lập bản đồ ở Khu vực Vịnh San Francisco, chúng tôi cần dữ liệu đường chính xác và toàn diện. Ban đầu chúng tôi đã thử nghiệm cả API Google Maps và API của Mapbox để truy xuất dữ liệu này. Tuy nhiên, các hạn chế về cấp phép và hạn chế chức năng của họ đã ngăn chúng tôi lấy hoặc sử dụng đồ thị định tuyến cơ sở theo cách phù hợp với mục tiêu hackathon của chúng tôi. Vì những hạn chế này, chúng tôi đã sử dụng các bộ dữ liệu địa lý thô mở. Chúng tôi lấy dữ liệu địa lý thô này thông qua hai nguồn mã nguồn mở sau:

• San Francisco Bay Region Roadways (MTC Open Data Portal)
• Khám phá Tuyến đường Khu vực Vịnh San Francisco

Các đối tượng tuyến đại diện cho các tuyến đường cho Khu vực Vịnh San Francisco. Bộ đối tượng được tập hợp bằng cách sử dụng tất cả các tệp shapefile TIGER/Line theo quận năm 2021 bởi Ủy ban Giao thông Đô thị (MTC/ABAG). Bộ dữ liệu bao gồm tất cả các đường chính, đường phụ, đường khu dân cư địa phương và đường nông thôn, đường phố thành phố, đường mòn cho xe, đường ram, đường phục vụ, hẻm, đường riêng, đường cho xe đạp, đường cưỡi/ngựa, lối đi bộ, đường mòn cho người đi bộ và cầu thang cho toàn bộ khu vực.

• Bộ đối tượng chứa các đoạn đường duy nhất cho mỗi quận và bao gồm các trường hợp nơi một đoạn đường duy nhất có nhiều tên gọi (ví dụ: một tuyến liên tiểu bang được gọi theo số và theo tên địa phương).
• Các đường chính là các đường cao tốc lớn có dải phân cách, trong khi các đường phụ là các trục chính trong khu vực.
• Bộ dữ liệu bao gồm các cột thuộc tính để xác định loại đường, thẩm quyền quản lý và hơn thế nữa, hỗ trợ điều hướng linh hoạt và phân tích dữ liệu.

Bạn có thể đọc thêm về cấp phép và chi tiết dữ liệu tại Nguồn dữ liệu MTC.

Cách Chạy

1. Clone kho lưu trữ này và điều hướng vào nó.

2. Thiết lập tệp .env.local của bạn. Tham khảo tệp env.local.example để biết các biến môi trường bạn cần. Lưu ý rằng bạn sẽ cần một khóa API MapBox cho giao diện bản đồ và geocoding, một khóa API TextBelt cho cảnh báo SMS (chỉ demo), cũng như một số điện thoại để nhắn tin trong buổi demo.

3. Sau khi bạn tạo tệp .env.local, bạn có thể bắt đầu thiết lập tất cả các dịch vụ của GuardianGrid, bao gồm:

   • frontend: Giao diện frontend của ứng dụng.
   • backend: Phần backend của ứng dụng, bao gồm logic tìm đường trên bản đồ.

4. Để thiết lập dịch vụ frontend, đảm bảo bạn đã cài Yarn và chạy:

   yarn install
   

5. Để thiết lập dịch vụ backend, làm như sau:

   # 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. Với mọi thứ đã được thiết lập, bước cuối cùng là chạy ứng dụng. Bạn sẽ cần hai cửa sổ hoặc tab terminal riêng biệt, được gọi là Terminal #1 và Terminal #2.

7. Trong Terminal #1, khởi động dịch vụ 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. Trong Terminal #2, khởi động dịch vụ frontend:

   yarn dev
   

9. Khi mọi thứ đang chạy, mở trình duyệt của bạn và truy cập: http://localhost:3000/

10. Khi kết thúc, đóng Terminal #1 và Terminal #2.