Evaluierung der UN-Nachhaltigkeitsziele in Patenten mittels KI
Nachhaltigkeit messbar machen: KI-gestützte Evaluierung von Patenten anhand der 17 UN-Nachhaltigkeitsziele
Nachhaltigkeit ist ein zentrales Leitmotiv moderner Innovationspolitik und ein Schlüssel zur langfristigen Wettbewerbsfähigkeit. Patente als Schutzrechte für technologische Entwicklungen nehmen dabei eine strategische Rolle ein – insbesondere dann, wenn sie nachweislich zu nachhaltigen Zielen beitragen. Der politische und gesellschaftliche Druck auf Unternehmen, nachhaltig zu wirtschaften, wächst stetig. Gleichzeitig steigt das Volumen an Patentanmeldungen kontinuierlich an. Die manuelle Bewertung dieser Anmeldungen im Hinblick auf Nachhaltigkeitsmerkmale ist jedoch ressourcenintensiv und fehleranfällig. Vor diesem Hintergrund wurde ein Projekt initiiert, das die Potenziale Künstlicher Intelligenz (KI) nutzt, um Patente systematisch und automatisiert auf ihre Übereinstimmung mit den 17 Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (SDGs) zu prüfen. Dieses Vorhaben zielt nicht nur auf eine Effizienzsteigerung, sondern auch auf eine höhere Objektivität und bessere Nachvollziehbarkeit der Analyseergebnisse ab.
Abbildung 1: Die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs)
Herausforderung & Zielsetzung
Bislang werden Patente hinsichtlich ihrer Relevanz für Nachhaltigkeitsziele vollständig manuell geprüft. Dies ist insbesondere bei großen und komplexen Patenten sehr zeit- und ressourcenintensiv. Betrachtet man allein die 17 UN-Nachhaltigkeitsziele mit ihren 169 Unterzielen, wird der immense zeitliche Aufwand deutlich. Zudem besteht die Gefahr subjektiver Bewertungen, insbesondere wenn mehrere Mitarbeitende mit unterschiedlichem Hintergrund involviert sind. Die zunehmende Komplexität der Nachhaltigkeitsanforderungen – etwa durch europäische Regulierungen wie die Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) – verschärft diese Problematik. Viele KMU verfügen weder über das Fachpersonal noch über geeignete Tools, um Patente systematisch auf Nachhaltigkeitsmerkmale zu prüfen.
Vor diesem Hintergrund wurde das Ziel formuliert, ein KI-gestütztesTool zu entwickeln, das eine objektive, skalierbare und reproduzierbare Bewertung ermöglicht. Das prototypische Tool soll darüber hinaus nicht nur Aufschluss darüber geben, ob das Patent zu den 17 UN-Nachhaltigkeitszielen beiträgt, sondern auch inwieweit das Patent die einzelnen Nachhaltigkeitsziele unterstützt. Die Lösung sollte modular aufgebaut sein, sodass sie später problemlos auf weitere Dokumenttypen oder andere regulatorische Zielsysteme angepasst werden kann.
Ausführlicher Projektbericht
Im ersten Schritt des Projekts wurden die vorliegenden Patente hinsichtlich ihrer Relevanz und Qualität analysiert. Dies ermöglicht einen Überblick über die vorliegende Datenmenge. Zur Datenvorverarbeitung kamen u.a. Lemmatization, Stopword Removal und Named Entity Recognition zum Einsatz. Zusätzlich wurde eine umfangreiche Analyse der 17 UN-Nachhaltigkeitsziele durchgeführt. Die hierbei erzielten Ergebnisse bilden die Grundlage für das geplante KI-Tool zur Evaluierung der Patente. Anschließend wurde die Recherche nach geeigneten Ansätzen und Modellen zur technischen Umsetzung durchgeführt.
Die technische Umsetzung erfolgte final mit einem lokal ausführbaren Large Language Modell (LLM) auf Basis des Llama-Modells. Diese Modelle zeichnen sich durch ihre hohe Performance bei gleichzeitig geringem Ressourcenverbrauch aus. Das System kann anhand eines strukturierten Prompts Patente analysieren, nach SDG-relevanten Kriterien bewerten und konkrete Textstellen mit Relevanzbezug herausfiltern. Die KI wurde durch Methoden der Natural Language Processing (NLP) trainiert und mit branchenspezifischen Begriffen angereichert. Der Bewertungsalgorithmus nutzt eine Scoring-Matrix, die jedem der 17 UN-Ziele einen gewichteten Score zuordnet. Eine benutzerfreundliche Oberfläche sowie Funktionen zur Visualisierung der Ergebnisse ermöglichen einen unmittelbaren Einsatz in KMU. Die Resultate lassen sich als Excel exportieren und enthalten das Scoring der einzelnen Nachhaltigkeitsziele auf einer Skala von 1 bis 100. Neben Zeit- und Kostenersparnis, die sich aus der Anwendung des KI-Tools ergibt, wird so auch die ESG-Strategie nachhaltig gestärkt. KMU kann hierbei beispielsweise bei der Erfüllung der EU-Taxonomie, die festlegt, welche wirtschaftlichen Aktivitäten als ökologisch gelten, geholfen werden. Darüber hinaus zeigen nachhaltige Patente, dass Unternehmen Verantwortung für gesellschaftliche Herausforderungen übernehmen.
Nutzen für den Mittelstand
Parallel zur Entwicklung des Prototyps wurde ein Leitfaden entwickelt. Dieser bietet insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) eine schrittweise und leicht nachvollziehbare Anleitung zur Entwicklung eines KI-basierten Tools zur Evaluierung unternehmensinterner Dokumente. Der Leitfaden befasst sich akribisch mit der Entwicklungsumgebung und dem Programmiercode, da dies insbesondere für interessierte Unternehmen von Bedeutung ist. Darüber hinaus werden die Vorteile nachhaltiger Patente, die Integration individueller Evaluationskriterien und die Optimierung des Prompt-Designs detailliert beschrieben.
Die in Zusammenarbeit mit der EZN GmbH entwickelte prototypische Lösung ist eine optimale Referenz für viele KMU, die tagtäglich denselben Herausforderungen gegenüberstehen. Die Reduzierung des manuellen Aufwands und die Optimierung der Dokumentenanalyse durch den Einsatz von KI sind Themen, mit denen sich aktuell viele Unternehmen auseinandersetzen. In Zeiten steigender Digitalisierung ist dieses Thema aktueller denn je.
Mit Hilfe der entwickelten Lösung können KMU Ansätze der KI nutzen, um ihre unternehmensinternen Produkte zu optimieren. Der Leitfaden bietet ihnen die Möglichkeit, sich gründlich mit den vorliegenden Dokumenten und deren Analyse auseinanderzusetzen und mit dem entwickelten Modell eine aufwandsarme und reproduzierbare Evaluierung hinsichtlich initial definierter Kriterien – wie bspw. den 17 UN-Nachhaltigkeitszielen – durchzuführen. Dies führt zu einer Steigerung der Produktivität und Effizienz von KMU und stärkt das Vertrauen in die Nutzung von Ansätzen und Methoden der Künstlichen Intelligenz. Darüber hinaus werden KMU durch den Einsatz (oder Anwendung/Nutzung) des Leitfadens für das Thema Programmierung und Datenverarbeitung sensibilisiert. Der Leitfaden und der sich daraus ergebene Mehrwert zeigen Unternehmen, dass es vorteilhaft sein kann, sich intensiver mit den Potenzialen von KI hinsichtlich der Optimierung unternehmensinterner Prozesse auseinanderzusetzen.
Die EZN GmbH, seit 1986 eine eigenständige GmbH, unterstützt seit Jahrzehnten Erfinder*innen, Unternehmen und Hochschulen bei der Verwertung technischer Innovationen – insbesondere im Bereich des Schutzrechtsmanagements. Sie transferiert Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung in die Realität und unterstützt bei allen Fragen rund um die Entwicklung neuer Produkte und Verfahren von der Idee bis zum Vermarktungserfolg. Hierbei wird explizit eine Beratung zu Patenten, Marken, Designs und anderen Schutzrechten angeboten. Darüber hinaus führt EZN Technologiebewertungen und sogenannte Freedom-to-Operate-Analysen.
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