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
Aspekt | Prompt Engineering | Context Engineering | Anwendungsfall |
---|---|---|---|
Fokus | Einzelne Anfragen optimieren | Ganze Systeme orchestrieren | Context für komplexe Workflows |
Zeitrahmen | One-off Interactions | Sitzungsübergreifende Konsistenz | Langfristige KI-Assistenten |
Datenquellen | Statische Prompts | Dynamische Kontextquellen | RAG, Wissensdatenbanken |
Komplexität | Mittlere Komplexität | Hohe Systemkomplexität | Enterprise-KI-Systeme |
Ziel | Bessere Antworten | Konsistente Performance | Skalierbare 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:
Selektionstyp | Kriterien | Beispiel | Priorität |
---|---|---|---|
Relevanz-basiert | Semantische Ähnlichkeit | Ähnliche Dokumente, verwandte Themen | Hoch |
Zeitbasiert | Aktualität der Information | Neueste Daten, aktuelle Events | Sehr hoch |
Nutzer-spezifisch | Persönliche Präferenzen | Individuelle Historie, Vorlieben | Mittel |
Aufgaben-spezifisch | Task-Relevanz | Spezialisierte Tools, Domain-Wissen | Hoch |
Vertrauensbasiert | Quellenqualität | Autorisierte Quellen, vertrauenswürdige APIs | Kritisch |
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
Technik | Beschreibung | Anwendung | Performance-Gain |
---|---|---|---|
Query Expansion | Erweitere Suchanfragen mit Synonymen | Bessere Trefferquote | +25% |
Semantic Chunking | Inhaltlich sinnvolle Aufteilung | Kontexterhalt | +30% |
Metadata Enrichment | Anreicherung mit Metadaten | Präzisere Suche | +40% |
Hierarchical Indexing | Mehrstufige Indexstrukturen | Skalierbarkeit | +50% |
Domain Alignment | Domänenspezifische Optimierung | Fachspezifische 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
Metrik | Beschreibung | Messmethode | Zielwert |
---|---|---|---|
Context Relevance | Wie relevant ist der Kontext für die Anfrage? | Semantic Similarity Score | >0.8 |
Information Freshness | Aktualität der Kontextinformationen | Timestamp-basierte Bewertung | <24h |
Context Completeness | Vollständigkeit der bereitgestellten Informationen | Coverage Analysis | >90% |
Retrieval Precision | Genauigkeit der Informationsextraktion | Precision@K | >0.85 |
Context Coherence | Logische Konsistenz der Kontextinformationen | Coherence Score | >0.75 |
Response Quality | Qualität der finalen Antwort | Human/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()
}
Zukunftstrends 2025+
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