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Context Engineering

Context Engineering ist die nächste Stufe des KI-Prompt-Designs. Während Prompt Engineering sich auf die Formulierung einzelner Anfragen konzentriert, orchestriert Context Engineering ganze Systeme, die dynamisch den optimalen Kontext für jede Aufgabe bereitstellen. Entdecke die Zukunft der KI-Kommunikation.

Was ist Context Engineering?

Context Engineering ist die Disziplin des Designs und Aufbaus dynamischer Systeme, die zur richtigen Zeit die richtigen Informationen und Tools im richtigen Format bereitstellen, um einem LLM alles zu geben, was es braucht, um eine Aufgabe zu erfüllen.

Definition und Abgrenzung

Context Engineering vs. Prompt Engineering

Prompt Engineering: Was du innerhalb des Kontext-Fensters tust

Context Engineering: Wie du entscheidest, was das Fenster füllt

"Context Engineering ist die Kunst, den gesamten Kontext bereitzustellen, damit die Aufgabe plausibel vom LLM lösbar wird." - Tobi Lutke

AspektPrompt EngineeringContext EngineeringAnwendungsfall
FokusEinzelne Anfragen optimierenGanze Systeme orchestrierenContext für komplexe Workflows
ZeitrahmenOne-off InteractionsSitzungsübergreifende KonsistenzLangfristige KI-Assistenten
DatenquellenStatische PromptsDynamische KontextquellenRAG, Wissensdatenbanken
KomplexitätMittlere KomplexitätHohe SystemkomplexitätEnterprise-KI-Systeme
ZielBessere AntwortenKonsistente PerformanceSkalierbare KI-Lösungen

Die Context-Pyramide

Erfolgreiche Context Engineering nutzt ein dreischichtiges Framework:

Schicht 1: Foundational Context

Statische Wissensbasis

Die Grundlage bilden Model Training (Grundwissen aus dem Trainingsset), System Prompts (dauerhafte Verhaltensregeln), Domain Knowledge (branchenspezifische Expertise) und Grundregeln für Sicherheit und Compliance.

Schicht 2: Dynamic Context

Adaptive Information

Diese Schicht umfasst Retrieved Documents (RAG-basierte Wissensdatenbank), Real-time Data (aktuelle Marktdaten, News, APIs), User History (frühere Interaktionen und Präferenzen) sowie Contextual Memory für sitzungsübergreifende Informationen.

Schicht 3: Interaction Layer

Runtime-Optimierung

Die oberste Schicht beinhaltet den Current Prompt (aktuelle Benutzeranfrage), den Conversation Flow (Gesprächsverlauf), Tool Results (Ausgaben von APIs und Funktionen) und Feedback Loops für kontinuierliche Anpassung.

Die 4 Kernkompetenzen des Context Engineering

1. Writing Context

Effektive Kontexterstellung erfordert strukturierte und präzise Informationsaufbereitung:

CONTEXT TEMPLATE:

# DOMAIN EXPERTISE
Du bist ein erfahrener [ROLLE] mit [JAHRE] Jahren Erfahrung in [BEREICH].

# AKTUELLE SITUATION
Aktueller Kontext: [DYNAMISCHE DATEN]
Relevante Historien: [VERGANGENE INTERAKTIONEN]
Benutzer-Präferenzen: [PERSONALISIERUNG]

# VERFÜGBARE TOOLS
- [TOOL 1]: [BESCHREIBUNG]
- [TOOL 2]: [BESCHREIBUNG]
- [TOOL 3]: [BESCHREIBUNG]

# QUALITÄTSKRITERIEN
- [KRITERIUM 1]
- [KRITERIUM 2]
- [KRITERIUM 3]

# AKTUELLE AUFGABE
[SPEZIFISCHE ANFRAGE]

2. Selecting Context

Intelligente Kontextauswahl basierend auf Relevanz, Aktualität und Benutzerbedürfnissen:

SelektionstypKriterienBeispielPriorität
Relevanz-basiertSemantische ÄhnlichkeitÄhnliche Dokumente, verwandte ThemenHoch
ZeitbasiertAktualität der InformationNeueste Daten, aktuelle EventsSehr hoch
Nutzer-spezifischPersönliche PräferenzenIndividuelle Historie, VorliebenMittel
Aufgaben-spezifischTask-RelevanzSpezialisierte Tools, Domain-WissenHoch
VertrauensbasiertQuellenqualitätAutorisierte Quellen, vertrauenswürdige APIsKritisch

3. Compressing Context

Effiziente Kontextkompression für optimale Token-Nutzung:

COMPRESSION STRATEGIES:

# HIERARCHICAL SUMMARIZATION
Level 1: Key Facts (100 tokens)
Level 2: Detailed Analysis (500 tokens)  
Level 3: Full Context (2000 tokens)

# ADAPTIVE COMPRESSION
def compress_context(context, max_tokens, priority_level):
    if priority_level == "high":
        return extract_key_facts(context, max_tokens * 0.8)
    elif priority_level == "medium":
        return create_summary(context, max_tokens * 0.6)
    else:
        return truncate_context(context, max_tokens * 0.4)

# SEMANTIC COMPRESSION
- Entferne redundante Informationen
- Behält semantische Kernaussagen
- Priorisiert actionable Insights

4. Isolating Context

Kontextisolation für Sicherheit und Präzision:

ISOLATION TECHNIQUES:

# NAMESPACE ISOLATION
[INTERNAL_CONTEXT]
Vertrauliche Unternehmensdaten
Interne Prozesse und Richtlinien
[/INTERNAL_CONTEXT]

[EXTERNAL_CONTEXT]
Öffentliche Informationen
Allgemeine Wissensbasis
[/EXTERNAL_CONTEXT]

# SECURITY BOUNDARIES
- Sensitive Daten: Zugriff nur mit Autorisierung
- Public Data: Frei verfügbar
- Personal Data: Nur für spezifischen Benutzer

# CONTEXT SANDBOXING
def isolate_context(context, security_level):
    if security_level == "restricted":
        return sanitize_sensitive_data(context)
    elif security_level == "internal":
        return apply_company_filters(context)
    else:
        return context

RAG-Integration: Retrieval-Augmented Generation

Context Engineering erreicht sein volles Potenzial durch intelligente RAG-Systeme:

RAG-Architektur 2025

RAG PIPELINE:

1. QUERY PROCESSING
   - Intent Recognition
   - Query Expansion
   - Semantic Analysis

2. RETRIEVAL OPTIMIZATION
   - Vector Search
   - Semantic Ranking
   - Multi-modal Retrieval

3. CONTEXT AUGMENTATION
   - Retrieved Content + User Query
   - Prompt Engineering
   - Context Validation

4. GENERATION & VALIDATION
   - LLM Response Generation
   - Fact Checking
   - Confidence Scoring

Advanced RAG-Techniken

Self-RAG

Selbstüberwachende RAG-Systeme mit integrierter Qualitätskontrolle:

SELF-RAG WORKFLOW:

def self_rag_process(query, knowledge_base):
    # 1. Retrieve relevant documents
    documents = retrieve_documents(query, knowledge_base)
    
    # 2. Assess retrieval quality
    if assess_retrieval_quality(documents, query) < threshold:
        documents = re_rank_and_retrieve(query, knowledge_base)
    
    # 3. Generate response
    response = generate_response(query, documents)
    
    # 4. Self-critique
    if self_critique(response, query, documents) < quality_threshold:
        return refine_response(response, query, documents)
    
    return response

Long-RAG

Optimiert für lange Dokumente und komplexe Kontexte:

LONG-RAG IMPLEMENTATION:

# Traditional RAG: Small chunks (100-500 tokens)
traditional_chunks = split_document(doc, chunk_size=500)

# Long-RAG: Section-based retrieval
long_rag_sections = split_by_sections(doc, preserve_context=True)

# Benefits:
- Improved context preservation
- Better semantic coherence  
- Reduced information fragmentation
- Lower computational overhead

Graph-RAG

Wissensgraphen für strukturierte Kontextbereitstellung:

GRAPH-RAG STRUCTURE:

# Knowledge Graph Construction
entities = extract_entities(documents)
relationships = identify_relationships(entities)
graph = build_knowledge_graph(entities, relationships)

# Contextual Retrieval
def graph_retrieval(query, graph):
    # Find relevant entities
    relevant_entities = semantic_search(query, graph.entities)
    
    # Traverse relationships
    context_subgraph = expand_context(relevant_entities, graph)
    
    # Generate structured context
    return format_graph_context(context_subgraph)

Praktische Anwendungen

Healthcare Context Engineering

MEDICAL CONTEXT SYSTEM:

# Multi-layered Context
patient_context = {
    "medical_history": retrieve_patient_history(patient_id),
    "current_symptoms": extract_symptoms(current_consultation),
    "drug_interactions": check_drug_database(current_medications),
    "recent_research": search_medical_literature(symptoms, timeframe="2025"),
    "clinical_guidelines": get_treatment_guidelines(diagnosis)
}

# Contextual Prompt
medical_prompt = f"""
Du bist ein erfahrener Arzt mit Zugang zu aktuellen medizinischen Daten.

PATIENT KONTEXT:
{patient_context["medical_history"]}

AKTUELLE SYMPTOME:
{patient_context["current_symptoms"]}

MEDIKATIONSCHECK:
{patient_context["drug_interactions"]}

AKTUELLE FORSCHUNG:
{patient_context["recent_research"]}

Erstelle eine strukturierte Diagnose und Behandlungsempfehlung.
"""

# Safety Constraints
safety_rules = [
    "Keine definitiven Diagnosen ohne ärztliche Überprüfung",
    "Verweis an Spezialisten bei kritischen Fällen",
    "Aktuelle Behandlungsrichtlinien beachten"
]

Financial Services Context

FINANCIAL CONTEXT SYSTEM:

# Real-time Market Context
financial_context = {
    "market_data": get_realtime_market_data(),
    "economic_indicators": fetch_economic_indicators(),
    "earnings_reports": search_earnings_transcripts(company, quarter),
    "regulatory_changes": monitor_regulatory_updates(),
    "sentiment_analysis": analyze_market_sentiment()
}

# Dynamic Risk Assessment
def assess_investment_risk(portfolio, market_context):
    risk_factors = []
    
    # Market volatility
    if market_context["vix_level"] > 30:
        risk_factors.append("High market volatility detected")
    
    # Sector-specific risks
    sector_risks = analyze_sector_risks(portfolio.sectors)
    risk_factors.extend(sector_risks)
    
    # Regulatory impact
    regulatory_risks = assess_regulatory_impact(portfolio.holdings)
    risk_factors.extend(regulatory_risks)
    
    return format_risk_assessment(risk_factors)

Enterprise Knowledge Management

ENTERPRISE CONTEXT SYSTEM:

# Corporate Knowledge Base
enterprise_context = {
    "company_policies": search_policy_documents(query),
    "project_history": retrieve_project_data(team, timeframe),
    "technical_docs": search_technical_documentation(keywords),
    "team_expertise": map_team_capabilities(department),
    "compliance_requirements": get_compliance_rules(region, industry)
}

# Contextual Engineering Assistant
def create_engineering_context(user_query, user_role):
    context = {
        "base_context": get_role_based_context(user_role),
        "project_context": get_current_project_context(user_role),
        "technical_context": retrieve_technical_specs(user_query),
        "historical_context": get_similar_past_solutions(user_query)
    }
    
    return compile_context(context, max_tokens=4000)

Optimierungsstrategien

Pre-Retrieval Optimization

TechnikBeschreibungAnwendungPerformance-Gain
Query ExpansionErweitere Suchanfragen mit SynonymenBessere Trefferquote+25%
Semantic ChunkingInhaltlich sinnvolle AufteilungKontexterhalt+30%
Metadata EnrichmentAnreicherung mit MetadatenPräzisere Suche+40%
Hierarchical IndexingMehrstufige IndexstrukturenSkalierbarkeit+50%
Domain AlignmentDomänenspezifische OptimierungFachspezifische Suche+60%

Context Window Management

CONTEXT WINDOW OPTIMIZATION:

# Adaptive Context Sizing
def optimize_context_window(query, available_context, model_limit):
    # Prioritize context by relevance
    prioritized_context = rank_context_by_relevance(query, available_context)
    
    # Adaptive compression
    optimized_context = []
    remaining_tokens = model_limit - len(tokenize(query))
    
    for context_piece in prioritized_context:
        if len(tokenize(context_piece)) <= remaining_tokens:
            optimized_context.append(context_piece)
            remaining_tokens -= len(tokenize(context_piece))
        else:
            # Compress if important
            if context_piece.importance > 0.8:
                compressed = compress_context(context_piece, remaining_tokens)
                optimized_context.append(compressed)
                break
    
    return optimized_context

# Token Budget Management
class TokenBudgetManager:
    def __init__(self, model_limit=128000):
        self.model_limit = model_limit
        self.system_prompt_tokens = 0
        self.context_tokens = 0
        self.query_tokens = 0
        
    def allocate_tokens(self, system_prompt, context, query):
        # Reserve tokens for response
        response_buffer = 2000
        available_tokens = self.model_limit - response_buffer
        
        # Allocate in order of priority
        self.system_prompt_tokens = min(len(tokenize(system_prompt)), available_tokens * 0.1)
        self.query_tokens = min(len(tokenize(query)), available_tokens * 0.2)
        self.context_tokens = available_tokens - self.system_prompt_tokens - self.query_tokens
        
        return self.optimize_context_allocation(context, self.context_tokens)

Performance Monitoring

Context Quality Metrics

MetrikBeschreibungMessmethodeZielwert
Context RelevanceWie relevant ist der Kontext für die Anfrage?Semantic Similarity Score>0.8
Information FreshnessAktualität der KontextinformationenTimestamp-basierte Bewertung<24h
Context CompletenessVollständigkeit der bereitgestellten InformationenCoverage Analysis>90%
Retrieval PrecisionGenauigkeit der InformationsextraktionPrecision@K>0.85
Context CoherenceLogische Konsistenz der KontextinformationenCoherence Score>0.75
Response QualityQualität der finalen AntwortHuman/LLM Evaluation>4.5/5

Monitoring Dashboard

MONITORING IMPLEMENTATION:

# Context Engineering Dashboard
class ContextMonitoringDashboard:
    def __init__(self):
        self.metrics = {
            "context_retrieval_time": [],
            "context_quality_scores": [],
            "user_satisfaction": [],
            "system_performance": []
        }
    
    def track_context_quality(self, context, query, response):
        quality_score = self.calculate_quality_score(context, query, response)
        self.metrics["context_quality_scores"].append(quality_score)
        
        return {
            "relevance": quality_score.relevance,
            "completeness": quality_score.completeness,
            "coherence": quality_score.coherence,
            "freshness": quality_score.freshness
        }
    
    def generate_performance_report(self):
        return {
            "avg_context_quality": np.mean(self.metrics["context_quality_scores"]),
            "avg_retrieval_time": np.mean(self.metrics["context_retrieval_time"]),
            "user_satisfaction": np.mean(self.metrics["user_satisfaction"]),
            "system_uptime": self.calculate_uptime(),
            "recommendations": self.generate_recommendations()
        }

Hybrid KI-Architekturen

Die Zukunft liegt in der Kombination verschiedener KI-Techniken: Pre-trained Knowledge (Grundwissen aus dem Training), Fine-tuned Adaptation (domänenspezifische Anpassungen), Real-time Retrieval (aktuelle Informationen) und Reinforcement Learning für kontinuierliche Verbesserung.

Multimodal Context Engineering

Integration verschiedener Datentypen in einem kohärenten Kontext:

MULTIMODAL CONTEXT:

# Integrated Context System
multimodal_context = {
    "text": retrieve_relevant_documents(query),
    "images": search_visual_content(query),
    "audio": transcribe_audio_content(audio_files),
    "video": extract_video_insights(video_files),
    "structured_data": query_databases(query),
    "real_time_feeds": monitor_live_streams(keywords)
}

# Context Fusion
def fuse_multimodal_context(multimodal_context, query):
    # Weighted combination based on relevance
    weights = calculate_modality_weights(query)
    
    fused_context = ""
    for modality, content in multimodal_context.items():
        if weights[modality] > 0.3:  # Threshold for inclusion
            processed_content = process_modality(content, modality)
            fused_context += f"\n{modality.upper()} CONTEXT:\n{processed_content}"
    
    return fused_context

Autonomous Context Systems

Selbstlernende Kontextsysteme der nächsten Generation umfassen Predictive Context (Vorhersage benötigter Informationen), Self-Optimizing (automatische Systemoptimierung), Adaptive Retrieval (lernende Suchstrategien) und Context Reasoning (intelligente Kontextverknüpfung).

Praktische Implementierung

Getting Started Checklist

Phase 1: Foundation (Woche 1-2)

  • ☐ Datenpipelines für Kontextquellen aufbauen
  • ☐ Wissensdatenbank indexieren
  • ☐ Basis-RAG-System implementieren
  • ☐ Erste Kontextvorlagen erstellen

Phase 2: Optimization (Woche 3-4)

  • ☐ Kontextqualitäts-Metriken implementieren
  • ☐ A/B-Testing für Kontextstrategien
  • ☐ Sicherheitsrichtlinien integrieren
  • ☐ Performance-Monitoring aufsetzen

Phase 3: Advanced (Woche 5-8)

  • ☐ Multimodale Kontextintegration
  • ☐ Selbstlernende Kontextsysteme
  • ☐ Skalierbarkeit und Hochverfügbarkeit
  • ☐ Kontinuierliche Optimierung