基于神經網絡模型的計算機系統(tǒng)的專利申請分析及研究

房琦

摘 要：神經網絡作為人工智能應用的重要分支，被廣泛應用于各類智能信息處理技術領域，相關的專利申請量也呈現逐年上升的趨勢。文章對基于神經網絡模型的計算機系統(tǒng)的專利申請的現狀進行分析，以期為我國該領域的科研人員及企業(yè)技術人員提供依據，進而為我國在該領域的技術發(fā)展與創(chuàng)新提供參考。

關鍵詞：神經網絡；算法；模型；專利；申請量

1 概述

神經網絡（Neural Network）是由大量的、簡單的處理單元（稱為神經元）廣泛地互相連接而形成的復雜網絡系統(tǒng)，它模仿人腦細胞結構或功能，是一個高度復雜的非線性動力學習系統(tǒng)。目前提出的神經網絡模型有幾十種之多，其中比較有代表性的有：感知器神經網絡、線性神經網絡、BP神經網絡、徑向基函數RBF網絡、自組織網絡、反饋網絡等。

自二十世紀四十年代，心理學家W·S·McCulloch和數理邏輯學家W·Pitts[1]提出最早的神經網絡模型：生物神經元的數學描述與結構方法（MP模型）以來，經過半個多世紀的發(fā)展，世界范圍內的學者們不斷的研究，神經網絡模型也被廣泛的應用到了各種信息處理領域，如人工智能、輔助決策，自動控制、模式識別、信號處理等等。該領域的相關專利[2]申請量也呈現逐年上升的趨勢，這類技術的研究熱度依然旺盛。

2 基于神經網絡模型的計算機系統(tǒng)的專利狀況分析

2.1 全球分析

神經網絡模型的計算機系統(tǒng)專利的國際專利分類號（IPC）[3]為G06N3/02，以德溫特世界專利索引（DWPI）數據庫的專利數據為基礎，對全球該領域的專利申請量進行分析，檢索日期截止2015年3月5日。從圖1全球神經網絡領域專利的申請量排名可以看出，在全球范圍內該領域專利申請量排名前三的國家依次為日本、美國和中國。

圖1 全球神經網絡領域專利的申請量排名

此外，通過對全球范圍內神經網絡領域的申請人進行統(tǒng)計分析，該領域專利申請主要來自日本和美國的一些巨頭企業(yè)，其中日本索尼公司具有127件該領域的專利申請，申請量排名第一，美國INT商業(yè)機器公司以124件的申請量排名第二。另外，申請量排在前十的申請人中，除了一家德國的西門子公司以外，其余七個均為日本的大型跨國企業(yè)。而中國的北京航天航空大學和浙江大學的申請量分別位列19和21名。可以看出，在全球范圍內，神經網絡相關的專利申請還是以企業(yè)為主，集中在傳統(tǒng)的計算機巨頭企業(yè)。國外大型電子信息企業(yè)在神經網絡的研發(fā)應用上占據了絕對的統(tǒng)治地位，以日本企業(yè)為龍頭領跑，而我國在該領域的專利申請的數量上也占有很大的比重，主要申請人集中在科研院所。

2.2 國內分析

在中國CNABS專利數據庫中，針對2003-2013年間基于神經網絡模型的計算機系統(tǒng)的專利申請進行統(tǒng)計，得到專利公布階段的年度申請量分布情況，如圖2所示。

從圖2可以看出，2003年-2013年間，神經網絡領域的專利申請量呈逐漸上升趨勢。隨著神經網絡理論的不斷更新和發(fā)展，以及其在各類智能信息處理技術領域的廣泛應用，神經網絡的應用研究成為了近年來科研機構及企業(yè)的研究熱點。基于企業(yè)或研究機構對專利戰(zhàn)略與創(chuàng)新意識的加強，在未來幾年該領域的申請量還會呈現出較大的增長態(tài)勢。

在中國CNABS專利數據庫中，針對1985年以來基于神經網絡模型的計算機系統(tǒng)的國內專利申請進行統(tǒng)計。圖3示出了國內神經網絡領域專利申請人的分布情況。其中，北京航空航天大學以170件的申請量排名第一，申請量排名第二和第三名的分別是索尼公司、浙江大學。其余申請量位列前列的申請人還有：浙江大學、國家電網公司、西安電子科技大學、北京工業(yè)大學、江蘇大學、上海交通大學、哈爾濱工程大學、皇家飛利浦公司和國際商業(yè)機器公司。在神經網絡領域國內的專利申請主要集中在高等院校，而在華申請量大的外國申請人均為大型跨國電子信息企業(yè)，申請量排在前列的中國企業(yè)僅有國家電網公司一家。

圖3 國內神經網絡領域專利申請人分布圖

3 基于神經網絡模型的相關專利申請的特點

3.1 理論性強

神經網絡具有很強的理論性，該領域的專利申請大多包含大量算法、學習模型及數理邏輯推理等，并且涉及到多學科交叉技術的領域特點，對于從事其研究的相關技術人員提出了較高的要求，其需要具備扎實的理論基礎，因此該領域的申請集中在企業(yè)和高等院校，個人申請的申請量較少。

3.2 多學科交叉，應用領域廣泛

神經網絡是在許多學科的基礎上發(fā)展起來的，其主要應用領域有：語音識別、圖像識別、智能機器人、故障檢測、決策優(yōu)化、專家系統(tǒng)、企業(yè)管理、市場分析、自動控制、模式識別、信號處理等等[4]。從圖3可以看出，國家電網公司為國內該領域申請量最大的企業(yè)，該企業(yè)將神經網絡理論應用于電網的優(yōu)化及控制進行了相關的專利申請。隨著神經網絡理論研究的深入，其應用領域還會進一步的拓展，由于該領域多學科交叉的特點，也激發(fā)了不同學科與領域的科學家和企業(yè)家的濃厚興趣[5]。

3.3 國內外分布

從圖1可以看出在全球范圍內，神經網絡領域的專利申請集中在大型跨國企業(yè)，從圖3可以看出國內的申請集中在高等院校及研究機構。在我國，神經網絡算法的優(yōu)化及改進的理論研究一直是科研院所研究的熱點，而在國內從事該領域研究及應用的企業(yè)不多，將科研成果進行產業(yè)推廣及應用顯得動力不足，與國外該領域的專利申請主要分布在企業(yè)形成了鮮明的對比。

4 結束語

文章對基于神經網絡模型的計算機系統(tǒng)的專利申請的現狀進行了分析，國內該領域的專利申請還主要集中在高等院校及科研機構，而在全球范圍內，國外大型電子信息企業(yè)在神經網絡的研發(fā)應用上占據了絕對的統(tǒng)治地位。我國在將科研成果進行產業(yè)推廣及應用上還需要付出更大的努力。作者認為，國內企業(yè)需要在新一輪的競爭中注重專利布局，加強該領域的研發(fā)投入，逐步積累有效的專利，加入國際化的競爭中。

參考文獻

[1]楊建剛.人工神經網絡實用教程[M].浙江大學出版社，2012，1.

[2]中華人民共和國國家知識產權局.專利審查指南2010[M].知識產權出版社，2010，1.

[3]世界知識產權組織.國際專利分類表（第8版高級版）[M].知識產權出版社，2006，1.

[4]巫影，等.神經網絡綜述[J].科技進步與對策，2002，6.

[5]李婷.國內外神經網絡的發(fā)展及概述[J].知識經濟，2013，9.