AIMWORKS – Agentische multimodale Arbeitsabläufe für ontologie-basierte Repräsentation und Wissenssysteme

In den letzten zehn Jahren haben sich Wasserstofftechnologien als zentraler Pfeiler für den Übergang zu sauberen und nachhaltigen Energiesystemen etabliert. Die Materialwissenschaft treibt diese Entwicklung maßgeblich voran, doch Forschende stehen vor großen Herausforderungen bei der Verarbeitung umfangreicher und heterogener Datensätze – angefangen bei experimentellen Charakterisierungen und Simulationsergebnissen bis hin zu Parametern aus industriellen Produktionsprozessen.

Herkömmliche Datenmanagement-Lösungen geraten oft an ihre Grenzen, wenn es um die Gewährleistung von Interoperabilität, Konsistenz und FAIR-Konformität (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) über verschiedene Informationsquellen hinweg geht.

AIMWORKS begegnet dieser Komplexität mit der Entwicklung eines KI-gestützten Knowledge-Graph-(KG)-Frameworks, das speziell auf die materialwissenschaftliche Forschung zu Wasserstofftechnologien zugeschnitten ist. In seinem agentenbasierten Workflow koordinieren spezialisierte KI-Agenten Aufgaben wie Datenerfassung,

Vorverarbeitung und semantisches Mapping, sodass heterogene Eingaben – etwa PDFs, Tabellen oder Bilddaten – in einen kontinuierlich wachsenden, ontologiebasierten Knowledge Graph überführt werden. Durch den Einsatz von Graph Retrieval Augmented Generation (GraphRAG) ruft AIMWORKS bei Bedarf kontextbezogene Informationen aus umfangreichen Datensätzen ab und ermöglicht so anspruchsvolle semantische Suchen und präzisere Datenabfragen.

Auf Basis der Elementary Multiperspective Material Ontology (EMMO) und der Neo4j- Graphdatenbank sorgt AIMWORKS dafür, dass Metadaten und Zusammenhänge zwischen Materialien, Prozessen und Geräteanwendungen korrekt abgebildet und flexibel gehalten werden. Dieses Konzept fördert nicht nur eine robuste Interoperabilität der Daten über Disziplinen hinweg, sondern integriert sich auch nahtlos in bestehende Helmholtz- Initiativen wie unHIDE und Helmholtz-KG. Im Ergebnis unterstützt das skalierbare AIMWORKS-Framework Forschende und Industriepartner dabei, Fortschritte und Innovationen im Bereich nachhaltiger Wasserstofftechnologien zu beschleunigen und damit den Weg für effizientere und stärker kollaborative, datengetriebene Forschung zu ebnen.

AIMWORKS ist ein gemeinsames Projekt der Helmholtz-Zentren FZJ and KIT, gefördert im Rahmen der HMC Projektkohorte 2024.