驗證算法有效性相關(guān)發(fā)明的可專利性研究

譚 毅

驗證算法有效性相關(guān)發(fā)明的可專利性研究

譚 毅★

本文通過對專利審查實踐中一個典型案例的剖析，說明如何判斷關(guān)于驗證算法有效性的發(fā)明是否屬于專利保護(hù)客體。《專利審查指南》（2010版）所規(guī)定的“未采用技術(shù)手段解決技術(shù)問題，以獲得符合自然規(guī)律的技術(shù)效果的方案，不屬于專利法第二條第二款規(guī)定的客體”是基本的判斷依據(jù)，其中的“技術(shù)手段”“技術(shù)問題”“技術(shù)效果”應(yīng)作為一個整體進(jìn)行判斷，技術(shù)問題需通過技術(shù)手段來解決才稱其為技術(shù)問題，技術(shù)效果需通過技術(shù)手段來實現(xiàn)才稱其為技術(shù)效果，同時應(yīng)分析此類發(fā)明中驗證算法和被驗證算法各自在整體方案中所起的具體作用，判斷驗證過程是一種數(shù)學(xué)計算還是針對特定物理量所采取的特定技術(shù)處理，最終基于上述判斷標(biāo)準(zhǔn)和具體方案分析而得出其是否屬于專利保護(hù)客體的客觀結(jié)論。

專利保護(hù)客體 驗證算法 技術(shù)手段 技術(shù)問題 技術(shù)效果

一、引 言

算法是眾多學(xué)科和領(lǐng)域的重要工具之一，很多科學(xué)理論和生產(chǎn)實踐都有賴于相關(guān)算法的運(yùn)用。譬如，通過算法來推導(dǎo)科學(xué)理論、設(shè)計工藝流程、檢測設(shè)備故障、處理信息數(shù)據(jù)等。然而，作為一種重要工具，算法本身的有效性、可靠性、科學(xué)性如何？這也是不少運(yùn)用了算法的相關(guān)領(lǐng)域所面臨的問題之一，因此一些驗證算法有效性的發(fā)明專利申請應(yīng)運(yùn)而生，其表現(xiàn)形式大多為申請保護(hù)一種用于驗證或證明某某算法的有效性的方法。

然而，驗證算法有效性的相關(guān)發(fā)明是否屬于專利保護(hù)客體？其可專利性問題應(yīng)采用何種判斷標(biāo)準(zhǔn)？這又是一個特殊領(lǐng)域中的特殊問題。為此，本文將通過對專利審查實踐中一個典型案例的研究分析，與讀者共同探討上述問題。

二、相關(guān)概念

為更好地探討相關(guān)問題，首先需要明確兩個概念，一是發(fā)明專利申請中的“算法”的通常含義；二是發(fā)明專利申請中的“驗證算法有效性的相關(guān)發(fā)明”的通常含義。

“算法”的中文名稱出自《周髀算經(jīng)》，而英文名稱Algorithm 來自9世紀(jì)波斯數(shù)學(xué)家al-Khwarizmi，因為al-Khwarizmi在數(shù)學(xué)上提出了“算法”這個概念，歐幾里得算法被人們認(rèn)為是史上第一個算法。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，算法得到了普遍應(yīng)用。譬如，用信息加密算法來保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩⒂貌⑿兴惴▉磉M(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、用隨機(jī)森林算法來估計人體姿勢、用遺傳算法來解決彈藥裝載問題等。在計算機(jī)科學(xué)中，算法要用計算機(jī)算法語言描述，算法代表用計算機(jī)解決一類問題的精確、有效的方法?！八惴?+ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) =程序”，求解一個給定的可計算或可解的問題，不同的人可以編寫出不同的程序，來解決同一個問題，算法和程序之間存在密切的關(guān)系。

因此，計算機(jī)科學(xué)中所說的算法通常是指對解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令，算法代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機(jī)制，即能夠?qū)σ欢ㄒ?guī)范的輸入，在有限時間內(nèi)獲得所要求的輸出。如果一個算法有缺陷或不適合于某個問題，執(zhí)行這個算法將不會解決這個問題。不同的算法可能用不同的時間、空間或效率來完成同樣的任務(wù)，通常一個算法的優(yōu)劣可以用空間復(fù)雜度與時間復(fù)雜度來衡量。

對算法優(yōu)劣的驗證和評價也是算法設(shè)計、使用和改進(jìn)過程中的重要一環(huán)。算法驗證通常是對算法的下列特性或指標(biāo)進(jìn)行考量。譬如，正確性，算法的正確性是評價一個算法優(yōu)劣的最重要的標(biāo)準(zhǔn)；可讀性，即一個算法可供人們閱讀的容易程度；健壯性，即一個算法對不合理數(shù)據(jù)輸入的反應(yīng)能力和處理能力，也稱為容錯性；有窮性，即算法必須能在執(zhí)行有限個步驟之后終止；確切性，即算法的每一步驟必須有確切的定義；可行性，即算法中執(zhí)行的任何計算步驟都是可以被分解為基本的可執(zhí)行的操作步驟，每個計算步驟都可以在有限時間內(nèi)完成；另外還有算法的時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度等相關(guān)評價指標(biāo)。

因此，所謂“驗證算法有效性的相關(guān)發(fā)明”通常是指對算法的上述特性或指標(biāo)進(jìn)行測驗和考量的相關(guān)發(fā)明。

三、驗證算法有效性的相關(guān)發(fā)明專利申請案例分析

（一）案情介紹

1.背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中存在不少通過最優(yōu)化閾值來對圖像的小波系數(shù)進(jìn)行過濾而達(dá)到去噪目的的方法，但這些方法很少將多種方法相結(jié)合來充分利用其各自優(yōu)勢進(jìn)行圖像去噪。該專利申請的發(fā)明人等將具有不同去噪優(yōu)勢的小波變換和其他濾波分別作為父本與母本進(jìn)行雜交，提取各自的去噪優(yōu)勢基因，提出了基于雜交小波變換的圖像去噪算法，而該發(fā)明則是分析該算法的完備性和收斂性，即驗證該算法是否能正確無誤地合理消除噪聲。

2.發(fā)明摘要

該發(fā)明公開了一種基于雜交小波變換的圖像去噪算法的有效性證明方法，目的是從數(shù)學(xué)理論角度分析該算法編碼的完備性以及算法的收斂性。技術(shù)方案是首先分別以經(jīng)過小波變換和其他濾波處理后的圖像作為雜交小波變換初始種群的父本和母本，接著將父本和母本的灰度圖像的像素矩陣進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換，形成空間集合Vn，再證明Vn是完備的度量空間，即編碼是完備的，最后證明算法的收斂性。在證明收斂性時，首先證明種群空間中任意兩個個體通過雜交和變異操作是可達(dá)的，接著證明通過算法產(chǎn)生的種群空間是單調(diào)的，最后說明算法是收斂的。該發(fā)明適用于基于雜交小波變換的圖像去噪算法的有效性證明。

3.權(quán)利要求書

1.一種基于雜交小波變換的圖像去噪算法的有效性證明方法，其特征在于，從數(shù)學(xué)理論角度分析該算法編碼的完備性以及算法的收斂性，包括以下步驟：

第一步，確定初始種群，分別以經(jīng)過小波變換和其他濾波處理后的圖像作為雜交小波變換初始種群的父本和母本；

第二步，編碼轉(zhuǎn)換，將父本和母本的灰度圖像的像素矩陣進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換，形成空間集合Vn；

第三步，證明編碼的完備性，首先證明Vn可以看成一個度量空間，接著證明Vn中的點(diǎn)列是Cauchy點(diǎn)列，最后證明Vn是完備的度量空間，即，編碼操作是完備的；

第四步，證明算法的收斂性，首先證明種群空間中任意兩個個體通過雜交和變異操作是可達(dá)的，接著證明通過算法產(chǎn)生的種群空間是單調(diào)的，最后說明算法是收斂的。

4.意見分歧

業(yè)界在關(guān)于該發(fā)明專利申請所請求保護(hù)的主題是否屬于可授予中國專利權(quán)的客體（即是否屬于專利保護(hù)客體）的研討中，出現(xiàn)了幾種不同的觀點(diǎn)，大致情況如下。

觀點(diǎn)一：該主題不屬于專利保護(hù)客體。

理由之一：上述證明過程是利用純數(shù)學(xué)理論進(jìn)行的有效性證明，該方案整體而言仍是一種數(shù)學(xué)理論，屬于《專利審查指南》（2010版）第二部分第一章第4.2節(jié)所列的“智力活動的規(guī)則和方法”之中的“數(shù)學(xué)理論和換算方法”。因此，根據(jù)《專利法》第25條第1款的規(guī)定，屬于不授予專利權(quán)的客體。

理由之二：該有效性證明方法所要解決的問題是驗證算法是否有效，這不是技術(shù)問題；為解決該問題，利用純數(shù)學(xué)理論對去噪算法相關(guān)的經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)換的像素等物理量進(jìn)行算法的收斂和完備性判斷，這不是技術(shù)手段；通過該手段，證明了所述的去噪算法是收斂的、編碼是完備的，這不是技術(shù)效果。綜上，該發(fā)明不屬于《專利法》第2條第2款所規(guī)定的技術(shù)方案，不是專利保護(hù)客體。

觀點(diǎn)二：該主題屬于專利保護(hù)客體。

該方案要解決的問題是驗證圖像去噪算法是否正確無誤地合理消除噪聲，這屬于技術(shù)問題；為解決該問題，通過確定初始種群、編碼轉(zhuǎn)換及證明編碼的完備性和算法收斂性，這屬于技術(shù)手段；通過該手段，最終從數(shù)學(xué)理論層面證明所述圖像去噪算法是有效的，這屬于技術(shù)效果。綜上，該方案屬于《專利法》第2條第2款所規(guī)定的技術(shù)方案，是專利保護(hù)客體。

（二）案例分析

根據(jù)《專利審查指南》（2010版）第二部分第九章第2節(jié)的規(guī)定，“如果一項權(quán)利要求除其主題名稱之外，對其進(jìn)行限定的全部內(nèi)容僅僅涉及一種算法或者數(shù)學(xué)計算規(guī)則，或者程序本身，或者游戲的規(guī)則和方法等，則該權(quán)利要求實質(zhì)上僅僅涉及智力活動的規(guī)則和方法，不屬于專利保護(hù)的客體……如果一項權(quán)利要求在對其進(jìn)行限定的全部內(nèi)容中既包含智力活動的規(guī)則和方法的內(nèi)容，又包含技術(shù)特征，例如在對上述游戲裝置等限定的內(nèi)容中既包括游戲規(guī)則，又包括技術(shù)特征，則該權(quán)利要求就整體而言并不是一種智力活動的規(guī)則和方法，不應(yīng)當(dāng)依據(jù)專利法第二十五條排除其獲得專利權(quán)的可能性?！?/p>

就該發(fā)明專利申請的權(quán)利要求的內(nèi)容而言，除了權(quán)利要求的主題名稱之外，其有效性證明方法中包含濾波處理、編碼轉(zhuǎn)換等典型的圖像技術(shù)處理步驟，即該權(quán)利要求除其主題名稱之外，其限定內(nèi)容包含了諸多技術(shù)特征，因此，根據(jù)《專利審查指南》（2010版）第二部分第九章第2節(jié)的上述規(guī)定，該權(quán)利要求就整體而言并不屬于《專利法》第25條第1款第（2）項所述的智力活動的規(guī)則和方法。

然后，根據(jù)《專利法》第2條第2款的規(guī)定，“發(fā)明，是指對產(chǎn)品、方法或者其改進(jìn)所提出的新的技術(shù)方案”，即對發(fā)明專利申請而言，要成為《專利法》的保護(hù)客體，則必須屬于《專利法》所規(guī)定的“技術(shù)方案”。根據(jù)《專利審查指南》（2010版）第二部分第一章第2節(jié)的規(guī)定，“技術(shù)方案是對要解決的技術(shù)問題所采取的利用了自然規(guī)律的技術(shù)手段的集合。技術(shù)手段通常是由技術(shù)特征來體現(xiàn)的。未采用技術(shù)手段解決技術(shù)問題，以獲得符合自然規(guī)律的技術(shù)效果的方案，不屬于專利法第二條第二款規(guī)定的客體?！奔匆?guī)定了發(fā)明專利申請若想成為受《專利法》保護(hù)的“技術(shù)方案”，則必須同時具備上述“技術(shù)問題、技術(shù)手段、技術(shù)效果”等三個要素，因此，下文將從上述“技術(shù)三要素”的角度作進(jìn)一步分析。

在分析請求方案是否構(gòu)成技術(shù)方案之前，首先來看技術(shù)三要素之間的關(guān)系。一般情況下，專利法意義上的技術(shù)問題和技術(shù)效果是相互對應(yīng)的，方案能夠解決技術(shù)問題，必然會帶來相應(yīng)的技術(shù)效果；而專利法意義上的技術(shù)手段通常是由技術(shù)特征來體現(xiàn)的，只有能夠解決技術(shù)問題并獲得技術(shù)效果的手段，才能構(gòu)成技術(shù)手段。應(yīng)當(dāng)避免割裂三要素關(guān)系、孤立地從某一個要素來進(jìn)行判斷。例如，不能簡單地因為方案中包含了“技術(shù)特征”或“技術(shù)術(shù)語”就斷言其構(gòu)成技術(shù)手段，需要具體看其在方案中發(fā)揮了何種作用。也不能簡單地將“所解決的問題”從三要素中割裂出來單獨(dú)判斷其是否構(gòu)成“技術(shù)問題”，進(jìn)而判斷其是否構(gòu)成技術(shù)方案。就如脫離了具體的方案而討論“汽車節(jié)油”是否屬于技術(shù)問題一樣，若是通過諸如改進(jìn)汽車發(fā)動機(jī)、提高成品油燃燒率等手段來解決汽車節(jié)油問題，則相應(yīng)的方案構(gòu)成了技術(shù)方案；而若是通過諸如減少開車、多步行的手段來解決汽車節(jié)油問題，則很明顯這樣的方案并非技術(shù)方案。因此，具體到該申請所請求方案的判斷時，需要分析為解決其問題而采用了何種解決手段，這種解決手段是否建立在受技術(shù)約束的基礎(chǔ)上。

需要注意的是，該發(fā)明專利申請請求保護(hù)的權(quán)利要求的主題名稱是“一種基于雜交小波變換的圖像去噪算法的有效性證明方法”。雖然“對圖像進(jìn)行有效去噪的方法”通常是一個技術(shù)問題，但該申請所請求保護(hù)的方案作為整體其所解決的問題是“驗證圖像去噪算法的有效性”，也就是對圖像去噪方法中所用到的算法自身的有效性進(jìn)行驗證。

技術(shù)三要素是相互關(guān)聯(lián)的。關(guān)于是否 “解決技術(shù)問題”和“達(dá)到技術(shù)效果”的判斷必須與為解決該問題所采用的手段結(jié)合起來作整體分析。

以下分析該基于雜交小波變換的圖像去噪算法的有效性證明方法的具體方案。首先分析第一步驟，其處理對象為圖像，處理動作包括對圖像進(jìn)行小波變換和濾波處理，并將經(jīng)過處理后的圖像確定為雜交小波變換初始種群的父本和母本，即作為后續(xù)驗證運(yùn)算的對象之一。從技術(shù)角度而言，這是一個典型的“產(chǎn)生/準(zhǔn)備被驗證的數(shù)據(jù)/對象”的步驟。

其次分析第二步驟，其處理對象為父本和母本的灰度圖像的像素矩陣，處理動作為編碼轉(zhuǎn)換，處理結(jié)果為得到空間集合Vn，作為后續(xù)驗證運(yùn)算的對象之一。從技術(shù)角度而言，與上述第一步驟相似，仍然是一個典型的“產(chǎn)生/準(zhǔn)備被驗證的數(shù)據(jù)/對象”的步驟。

再次分析第三步驟，其處理對象是第二步驟所得到的空間集合Vn，處理動作為對該空間集合Vn的驗證運(yùn)算，處理結(jié)果為證明空間集合Vn是完備的度量空間。和絕大多數(shù)領(lǐng)域的證明過程一樣，上述證明過程也同樣是基于數(shù)理分析，具體為通過一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算，譬如通過證明Vn中的點(diǎn)列是Cauchy點(diǎn)列來證明空間集合Vn是完備的度量空間。

需要注意的是，對算法完備性的證明需求并非是基于雜交小波變換的圖像去噪算法所獨(dú)有，甚至并非圖像去噪領(lǐng)域所獨(dú)有；并且，通過Cauchy點(diǎn)列來證明算法的完備性也并非專用于基于雜交小波變換的圖像去噪算法，甚至并非專用于圖像去噪領(lǐng)域，除了在圖像處理中應(yīng)用較多之外，其還可廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的仿真建模、鍍膜玻璃的光學(xué)參數(shù)檢測、電力規(guī)劃分析、信號頻譜分析等眾多領(lǐng)域。

由此可見，上述第三步驟實質(zhì)上是利用Cauchy點(diǎn)列證明法這樣的具有普適性的基本數(shù)學(xué)準(zhǔn)則，通過對上述第一步驟和第二步驟所準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步運(yùn)算，來證明基于雜交小波變換的圖像去噪算法本身的完備性，即通過數(shù)學(xué)準(zhǔn)則來證明某一待驗證算法的完備性。

最后分析第四步驟，基于和上述關(guān)于第三步驟的分析相同的理由可知，第四步驟實質(zhì)上是利用可達(dá)性和單調(diào)性等具有普適性的基本數(shù)學(xué)準(zhǔn)則，通過對之前的步驟所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步運(yùn)算，來證明基于雜交小波變換的圖像去噪算法的收斂性，即通過數(shù)學(xué)準(zhǔn)則來證明某一待驗證算法的收斂性。

通過對上述四個步驟的分析可知，驗證方法中提及的第一步驟和第二步驟僅僅是為后續(xù)的驗證環(huán)節(jié)提供了被驗證的數(shù)據(jù)/對象，類似于為證明過程提供輸入數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)雖然涉及與圖像像素相關(guān)的物理量，但是該專利申請所請求保護(hù)的證明方法實質(zhì)上是通過“以Cauchy點(diǎn)列、可達(dá)性、單調(diào)性等數(shù)學(xué)準(zhǔn)則來證明基于雜交小波變換的圖像去噪算法本身的完備性和收斂性”的手段來解決“驗證圖像去噪算法的有效性”的問題，以及達(dá)到“驗證圖像去噪算法的有效性”的效果。上述證明手段是構(gòu)建在數(shù)學(xué)準(zhǔn)則和原理的基礎(chǔ)之上，并未體現(xiàn)出受圖像處理技術(shù)等自然規(guī)律所約束。

因此，該發(fā)明專利申請所請求保護(hù)的有效性證明方法所采用的手段從整體而言是利用數(shù)學(xué)準(zhǔn)則來驗證特定算法的有效性等特性，而這種驗證手段和待驗特性并不會由于被驗證的對象有所不同而隨之變化，因此，這樣的手段實質(zhì)上是一種可在多領(lǐng)域通用的數(shù)學(xué)運(yùn)算，其在一定程度上與《專利審查指南》（2010版）第二部分第九章【例2】中關(guān)于自動計算動摩擦系數(shù)的方法有類似之處，該申請所請求保護(hù)的方案并非是對圖像去噪方法本身的改進(jìn)，而是一種用于驗證相關(guān)圖像去噪算法本身的數(shù)學(xué)方法，求解的雖然與圖像像素物理量有關(guān)，但求解過程是一種數(shù)學(xué)計算，而并非是針對特定物理量所采取的特定技術(shù)處理，不滿足上述技術(shù)三要素中的“采用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)到技術(shù)效果”的要求。

綜上所述，該發(fā)明專利申請所請求保護(hù)的一種基于雜交小波變換的圖像去噪算法的有效性證明方法未采用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，所獲效果也并非技術(shù)效果，不符合《專利法》第2條第2款的規(guī)定，不是《專利法》的保護(hù)客體。

需要特別說明的是，應(yīng)用某種算法的重要前提是算法本身具備諸如收斂性等有效特性。因此，作為算法應(yīng)用類發(fā)明，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)常識或說明書中公開的內(nèi)容對此予以確定，方能滿足應(yīng)用算法發(fā)明的可實施性要求。但是，這并不意味著算法有效性驗證方法本身屬于技術(shù)方案。如同人們在使用牛頓定律解決技術(shù)問題之前提是牛頓定律的正確性已經(jīng)得到科學(xué)界的證實，但牛頓定律本身并非專利保護(hù)客體。

四、小 結(jié)

本文通過對一個基于雜交小波變換的圖像去噪算法的有效性證明方法的實際案例進(jìn)行分解、剖析，進(jìn)一步說明了：在進(jìn)行技術(shù)方案客體判斷時，應(yīng)注意將技術(shù)三要素作為一個整體來進(jìn)行判斷。根據(jù)《專利審查指南》（2010版）第二部分第一章第2節(jié)的規(guī)定，“未采用技術(shù)手段解決技術(shù)問題，以獲得符合自然規(guī)律的技術(shù)效果的方案，不屬于專利法第二條第二款規(guī)定的客體。”由此可見，“技術(shù)問題”“技術(shù)手段”和“技術(shù)效果”這三個要素是一個不可分割的整體，技術(shù)問題需通過技術(shù)手段來解決才稱其為技術(shù)問題，技術(shù)效果需通過技術(shù)手段來實現(xiàn)才稱其為技術(shù)效果，不能人為割裂三個要素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)而分別單獨(dú)分析判斷其技術(shù)性，三個要素必須同時滿足才能成為《專利法》的保護(hù)客體，三個要素之間是互為因果、相輔相成的密切關(guān)系。

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局電學(xué)發(fā)明審查部。