ML Engineer, Agents & Reasoning
About the Role
We are a seed-stage deeptech startup at the intersection of AI, robotics, and materials science, building an advanced platform that dramatically accelerates the discovery of new materials — particularly for the energy sector. Our work combines physics-informed AI, autonomous laboratory systems, and rich multi-modal experimental data to compress decades-long R&D timelines into years.
As an ML Engineer, Agents & Reasoning, you will design and build the agentic AI systems that sit at the heart of our materials discovery workflows. You'll turn predictive models into reliable, operational decision-making agents that work alongside physical experiments, robotic systems, and scientific datasets. This is a high-ownership, end-to-end role on a small, cross-functional team of ~12–60 people based in Berlin, Germany (on-site).
Please note: visa sponsorship is not available for this role.
What You'll Do
Design and implement agentic systems that plan, reason, and act across real materials discovery workflows.
Build decision-making systems that operate over experiments, simulations, and scientific datasets.
Select next actions under uncertainty and encode when autonomy should act versus when a human should stay in the loop.
Implement planning, control logic, and uncertainty-aware decision-making tailored to physical systems and lab environments.
Encode operational, experimental, and safety constraints directly into agent behavior.
Define stopping criteria, fallback strategies, and recovery mechanisms to prevent brittle behavior.
Collaborate with AI researchers to embed predictive models into agent workflows and translate model outputs into executable actions.
Integrate agents with laboratory automation and software systems so agent outputs drive real-world actions.
Instrument agents with logging, monitoring, and diagnostics to support observability and debugging.
Build evaluation frameworks that assess decision quality, learning efficiency, and system behavior — beyond simple model accuracy.
Analyze failure cases and iterate on system design based on real-world experimental outcomes.
Own systems end-to-end: from prototype through deployment and ongoing operation.
What We're Looking For
Required
4–8 years of experience building ML-driven or algorithmic decision-making systems in production or applied research settings.
Strong background in scientific or structured data modeling (rather than language-first or NLP-heavy systems).
Experience with planning, control, optimization, probabilistic reasoning, or decision-making under uncertainty.
Proficiency in modern ML frameworks such as PyTorch or JAX, paired with strong general software engineering skills.
Comfortable owning systems end-to-end, from early prototype through to reliable production operation.
Ability to reason clearly about system behavior in complex, partially observable environments.
Clear communicator who can collaborate effectively across AI, engineering, and scientific teams.
English fluency (additional language skills a plus).
Nice to Have
Technical curiosity about physical systems, laboratory experiments, and real-world constraints.
Experience in materials science, chemistry, cleantech, or adjacent scientific domains.
Familiarity with laboratory automation or robotics integration.
Additional European language skills (German in particular).
Location & Work Arrangement
This role is on-site in Berlin, Germany. We work closely as a team in person, and we expect this role to be based full-time at our Berlin office. Visa sponsorship is not available.
Why This Role
Work on genuinely hard AI problems at the frontier of scientific discovery and physical-world autonomy.
Join an early-stage, mission-driven team where your work directly shapes both the product and the culture.
Collaborate across AI research, engineering, and laboratory science in ways that are rare in a single role.
Contribute to technology with meaningful real-world impact in the energy transition and advanced manufacturing.
Find more English Speaking Jobs in Germany on Arbeitnow
Skills
- Engineering
Similar roles
Kundenberater für Medienvertrieb im Außendienst (m/w/d)
Ströer Deutsche Städte Medien GmbH·Krefeld, Germany
Wir sind Ströer! Wir sind ein führendes deutsches Medienhaus und setzen auf die Stärken des Out of Home-Geschäfts unterstützt durch die flankierenden Geschäftsfelder Digital & Dialog Media und DaaS & E-Commerce. Mit unserer „OOH plus“ Strategie machen wir mehr aus jedem Kommunikationskonzept und schaffen Lösungen für eine effiziente Konsumentenansprache im digitalen und öffentlichen Raum. Schließ Dich uns an und lass…
- Full-time
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
Founding Engineer Intern
SCAILE Technologies GmbH·Munich, Germany
scaile is building the infrastructure that makes brands visible in AI search. As ChatGPT, Perplexity, and Google AI Overviews replace traditional search, we help companies get discovered and recommended by AI systems. We combine a proprietary Content Engine with AI agents to create, optimize, and deploy content at scale. Supported by Google Cloud for Startups and NCA VC, we're already…
- On-site
- Internship
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
Consultant Corporate Finance & Unternehmensnachfolge (m/w/d) - Teilzeit
NDF - Non-Dilutive Funding·Berlin, Germany
Du verbindest analytische Unternehmensbewertung mit einem klaren Blick für die tatsächliche Finanzierbarkeit? Genau solche Zusammenhänge wollen wir für Menschen verständlich machen, die eine Unternehmensnachfolge vorbereiten, aber selbst keinen M&A-Hintergrund haben. Dafür baust du das Themenfeld Finanzierung, Unternehmensbewertung und M&A in einem neuen bundesweiten Projekt von Grund auf auf. Gemeinsam mit der Projektleitung entwickelst du die fachliche Ausrichtung und entscheidest, wie…
- On-site
- Full-time
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
Kaufmännische Projektkoordinator - Fördermittel & Finanzen (m/w/d) I Teilzeit
NDF - Non-Dilutive Funding·Berlin, Germany
Du findest Fehler im Budget schneller als andere ihre Schlüssel? Genau dieses Talent brauchen wir, damit unser neues Förderprojekt im Bereich Unternehmensnachfolge auch administrativ und finanziell auf einem sicheren Fundament steht. Du baust die Projektadministration von Grund auf auf, behältst Budgets und Fristen im Blick und sorgst dafür, dass alle relevanten Unterlagen vollständig sowie jederzeit nachvollziehbar vorliegen. Dabei arbeitest du…
- On-site
- Full-time
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
Consultant und Fördermittelexpert:in für Unternehmensnachfolge (m/w/d)
NDF - Non-Dilutive Funding·Berlin, Germany
Du liest Förderrichtlinien freiwillig bis zum Ende und kannst aus komplexen Förderbedingungen verständliche Orientierung für Unternehmen machen? Bei uns übernimmst du keinen bestehenden Fachbereich, sondern baust das Themenfeld Förderung und Finanzierung für Unternehmensnachfolge selbst auf. Gemeinsam mit der Projektleitung entwickelst du die fachliche Ausrichtung und entscheidest, welche Förder- und Finanzierungsfragen wir aufgreifen und wie daraus verlässliche Informationsangebote entstehen. Dabei arbeitest…
- On-site
- Full-time
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
French-Speaking B2B Sales Executive - PropTech & Real Estate Market | Freelance
RealAdvisor S.A.·Germany
RealAdvisor est l’une des principales plateformes digitales du secteur immobilier en Europe. Fondée en Suisse, nous collaborons aujourd’hui avec plus de 5 000 agences immobilières et attirons plus de 10 millions d’utilisateurs par an sur plusieurs marchés européens. Nous connaissons une croissance rapide, avec une mission claire : aider les professionnels de l’immobilier à développer leur activité grâce aux données,…
- Remote
- Full-time
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
Senior Robotic Systems Engineer
Clera·Munich, Germany
ABOUT THE ROLE This is a foundational senior engineering hire at an early-stage industrial robotics startup in Munich. You will own the core robotics software stack end-to-end — from motion planning and control through to real-world deployment of an intelligent robotic work cell built for the hardest manual tasks in industry: surface finishing, welding, and coating. This is a high-ownership,…
- On-site
- Full-time
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
(Junior-) Privatkundenberater:in digitale Beratung
FoxTalent·Bielefeld, Germany
AUFGABEN ▪ Reaktive Beratung und Bearbeitung von Anliegen der zugeordneten Privatkunden, Pfändungskunden und unter Betreuung stehenden Kunden sowie deren Betreuer ▪ Anlassbezogene, bedarfsgerechte Beratung von standardisierten Produkten ▪ Impulsgeber:in für unsere Kund:innen sein und sie für aktuelle digitale Themen aus der Bankenbranche begeistern ▪ In Projekten die digital-persönliche Beratung mitgestalten und weiterentwickeln QUALIFIKATION ▪ Erfolgreich abgeschlossene Bankausbildung und ausgeprägte Kunden-…
- On-site
- Full-time
- Blue Card — tied; settle 21–33mo
