Familien / SCI

Wissenschaft und Ingenieur-F&E

Die 27 Anwendungsfälle im Katalog zeigen

Einführung & Abgrenzung

Anwendungsfälle, die Entdeckungs- und Ingenieurarbeit mit KI beschleunigen. Vier Muster: SCI.LIFE (Proteine, Wirkstoffe, Genomik, Zielstrukturen, Züchtung, Toxikologie), SCI.MATERIALS (Materialien, Reaktionen, Formulierungen), SCI.ENGINEERING (Simulation, Konstruktion, CAD/CAM, EDA, Testdaten, Systems- und Qualitätsengineering) und SCI.METHOD (übergreifende Methoden: Laborautomatisierung, Bildgebung, Spektren, Klima, Untergrund, KI-Wissenschaftler, Theorembeweisen). Die meisten sind F&E-Werkzeuge mit minimalem Risiko auf nicht personenbezogenen Daten; die Ausnahmen betreffen menschliche Gen- oder patientenbezogene Daten.

Abgrenzungen: - SCI-001 (Proteinstruktur/-design) vs. SCI-021 (Nukleotidsequenz-Design) vs. SCI-009 (Interpretation menschlicher Varianten, klinisch) vs. SCI-020 (Züchtung). - SCI-002 (Wirkstoffentdeckung für kleine Moleküle) vs. SCI-017 (Zielstrukturen und Biomarker vorgelagert) vs. SCI-015 (Toxizität/regulatorische Sicherheit) vs. SCI-004 (Syntheserouten). - SCI-003 (Materialentdeckung) vs. SCI-014 (unternehmensspezifische Formulierung auf kleinen Datenmengen) vs. SCI-007 (Laborausführung im geschlossenen Regelkreis). - SCI-008 (Bilder) vs. SCI-018 (Spektren und Chromatografie): gleiches Analytiklabor-Umfeld, andere Datenmodalität. - SCI-005 (gelernte CFD-/FEM-Surrogate) vs. SCI-006 (generatives Design/Topologieoptimierung) vs. SCI-010 (Erdsystem-Emulatoren) vs. SCI-019 (Untergrund). - SCI-013 (MBSE/Anforderungen) vs. SCI-025 (FMEA/8D/CAPA): beide dokumentenbasierte LLM-Assistenten; 013 umfasst Spezifikation und Modellkonsistenz, 025 Fehleranalyse und Korrekturmaßnahmen. - SCI-022 (Testdaten-ML) vs. SCI-025 (Qualitätsdokumente) vs. SCI-023 (CAM) vs. SCI-024 (CAD/Zeichnungen). - SCI-011 (agentische Literatur-zu-Hypothese) vs. SCI-012 (formaler Beweis) vs. SCI-007 (physische Experimente).

KI-Verordnung (AI Act): für nahezu alle minimal. SCI-009 „hängt davon ab“: klinische Variantenberichte, die zur Diagnose genutzt werden, können unter IVDR/MDR und die Hochrisiko-Regeln fallen. Die DSGVO gilt, wo menschliche Genom- oder Patientendaten verwendet werden (SCI-009, SCI-017; „hängt davon ab“ bei SCI-008, SCI-011, SCI-013, SCI-014, SCI-018, SCI-020, SCI-025).

Anwendungsfälle

ID Title Pattern Maturity Path HW tier AI Act risk
SCI-001 Proteinstrukturvorhersage & Proteindesign SCI.LIFE early-adopter B HW3 minimal
SCI-002 Wirkstoffentdeckung: virtuelles Screening & Molekülgenerierung SCI.LIFE early-adopter B HW3 minimal
SCI-003 Materialentdeckung & Eigenschaftsvorhersage SCI.MATERIALS early-adopter C HW3 minimal
SCI-004 Reaktionsvorhersage & Retrosyntheseplanung SCI.MATERIALS early-adopter A HW2 minimal
SCI-005 Simulations-Surrogate SCI.ENGINEERING early-adopter A HW3 minimal
SCI-006 Generatives Ingenieurdesign & Topologieoptimierung SCI.ENGINEERING mainstream A HW3 minimal
SCI-007 Laborautomatisierung & selbstfahrende Labore SCI.METHOD early-adopter A HW1 minimal
SCI-008 Mikroskopie & wissenschaftliche Bildanalyse SCI.METHOD mainstream C HW2 minimal
SCI-009 Genomik & Varianteninterpretation SCI.LIFE early-adopter A HW3 depends
SCI-010 Klima- & Erdsystemmodellierung SCI.METHOD early-adopter C HW3 minimal
SCI-011 KI-Wissenschaftler-Agenten & Hypothesengenerierung SCI.METHOD emerging B HW4 minimal
SCI-012 Mathematisches Schließen & formales Theorembeweisen SCI.METHOD early-adopter B HW4 minimal
SCI-013 Systems Engineering & Anforderungsmanagement SCI.ENGINEERING early-adopter A HW3 minimal
SCI-014 KI-gestützte Formulierungs- & Rezepturentwicklung SCI.MATERIALS early-adopter A HW1 minimal
SCI-015 In-silico-Toxikologie & chemische Sicherheitsbewertung SCI.LIFE early-adopter A HW1 minimal
SCI-016 KI-gestützte Chip- & Leiterplatten-Entwurfsautomatisierung SCI.ENGINEERING early-adopter A HW3 minimal
SCI-017 Identifikation von Wirkstoff-Zielstrukturen & Biomarker-Entdeckung aus Multi-Omics SCI.LIFE early-adopter A HW3 minimal
SCI-018 Interpretation von Spektral- & Analysedaten SCI.METHOD early-adopter C HW2 minimal
SCI-019 Untergrund-Intelligenz: Rohstoffexploration, seismische Interpretation, Standortwahl für Geothermie & CO2-Speicherung SCI.METHOD early-adopter B HW3 minimal
SCI-020 Genomische Selektion & KI-gestützte Pflanzen- und Tierzüchtung SCI.LIFE mainstream C HW2 minimal
SCI-021 DNA-/RNA-Sequenzdesign: mRNA, regulatorische Elemente & Stämme SCI.LIFE early-adopter B HW3 minimal
SCI-022 Analyse technischer Testdaten & Reduktion physischer Tests SCI.ENGINEERING early-adopter A HW1 minimal
SCI-023 Automatisierung der CNC-/CAM-Programmierung SCI.ENGINEERING early-adopter A HW1 minimal
SCI-024 Text-/Skizze-zu-CAD-Modellierung & Copilot zur Automatisierung von Fertigungszeichnungen SCI.ENGINEERING early-adopter A HW3 minimal
SCI-025 FMEA- & 8D/CAPA-Assistent für das Qualitätsengineering SCI.ENGINEERING early-adopter A HW3 minimal

Gemeinsamer Technologie-Stack

Gemeinsame Bausteine: wissenschaftliche Foundation-Modelle (AlphaFold-Klasse, MLIPs, ESM, Nukleotid-Sprachmodelle), tabellarisches/Graph-ML, Bayessche Optimierung und Solver, Simulation, Dokumenten-RAG (Embedding + Reranker + Vektordatenbank + Wissensgraph), Agenten-Frameworks, Workflow-Engines.

Übergreifend: personenbezogene Genom-/Patientendaten (SCI-009, SCI-017) in einer separaten, in der EU gehosteten, zugriffskontrollierten Enklave mit Pseudonymisierung und Datenschutz-Folgenabschätzung (DSFA) halten; alles andere kann die HW3-Plattform gemeinsam nutzen. Herkunft von Daten, Modellversionen und Prompts zur Reproduzierbarkeit und menschlichen Prüfung protokollieren.