涉及算法的專利申請文件的撰寫技巧

杜 鵑 尹海霞

涉及算法的專利申請文件的撰寫技巧

杜 鵑*尹海霞*

隨著信息技術的發展，計算機技術已經大量運用于工農業生產等各個領域，并在不斷地創造出新的結合運用模式。這一趨勢使得越來越多的與“抽象方法”相關的專利申請出現，典型的如“涉及算法的發明專利申請”。對于“涉及算法的發明專利申請”，在撰寫時最常遇到的問題和困難，主要就是權利要求請求保護的主題是否屬于專利保護的客體。本文試圖通過兩個案例，從正反兩個方面探討如何才能撰寫出一份滿足《專利法》有關保護客體要求的專利申請文件。

算法 算法的應用 保護客體

首先，需要明確的是，本文中的“算法”是指數學運算方法。其次，“算法”屬于人的思維運動，因此它具備不利用自然規律或者不受自然規律約束的特點。

涉及算法的專利申請可能存在的問題可以分為兩類：第一類屬于一般性問題，也就是所有專利申請都可能存在的問題，例如說明書的清楚完整性，請求保護的發明是否具備新穎性、創造性和實用性，權利要求的保護范圍是否清楚適當。第二類屬于特殊性問題，這類問題是與算法的特點緊密相關的，具體來講，特殊性問題是指請求保護的發明是否屬于專利保護客體的問題。如果權利要求的全部內容均為“算法”特征，也就是權利要求請求保護的是單純的算法，那么這樣的主題屬于《專利法》第25條第1款第（2）項的智力活動的規則和方法，不屬于《專利法》保護的客體。《專利審查指南》（2010版）中給出的求解圓周率和計算摩擦系數的案例均屬于這類情形。如果權利要求的限定內容既包括算法特征又包括技術特征，例如權利要求涉及一種算法在具體工業領域的應用方法，該方法反映的是信息技術與傳統工農業領域的新融合，是一種新的結合運用模式。目前，涉及算法的專利申請大多屬于這種類型。由于這樣的權利要求就整體而言不是一種智力活動的規則和方法，因此不應當依據《專利法》第25條排除其獲得專利權的可能。但是，這類申請的最大撰寫難點在于，如何將抽象的算法與具體的應用領域結合，以形成《專利法》保護的技術方案，滿足《專利法》第2條第2款有關保護客體的要求。

一、相關規定梳理

下面，對有關權利要求請求保護的主題是否屬于專利保護的客體的相關規定進行簡單的梳理。

（一）權利要求請求保護的主題是否屬于專利保護的客體

1.《專利法》第25條第1款第（2）項規定，智力活動的規則和方法不授予專利權

相應地，《專利審查指南》（2010版）第二部分第一章第4.2節給出了判斷涉及智力活動的規則和方法的專利申請要求保護的主題是否屬于可授予專利權的客體時應遵循的原則，其中，第一項原則為：“（1）如果一項權利要求僅僅涉及智力活動的規則和方法，則不應當被授予專利權。如果一項權利要求，除其主題名稱之外，對其進行限定的全部內容均為智力活動的規則和方法，則該權利要求實質上僅僅涉及智力活動的規則和方法，也不應當被授予專利權。”在該項原則下，《專利審查指南》（2010版）列舉了一些常見的該類發明，其中包括“數學理論和換算方法”。此外，《專利審查指南》（2010版）第二部分第九章第2節中規定：“如果一項權利要求僅僅涉及一種算法或數學計算規則，……則該權利要求屬于智力活動的規定和方法，不屬于專利保護的客體。如果一項權利要求除其主題名稱之外，對其進行限定的全部內容僅僅涉及一種算法或者數學運算規則，……則該權利要求實質上僅僅涉及智力活動的規定和方法，不屬于專利保護的客體。”也就是說，涉及單純算法的發明屬于智力活動的規則和方法。

《專利審查指南》（2010版）第二部分第一章第4.2節中還給出了判斷涉及智力活動的規則和方法的專利申請要求保護的主題是否屬于可授予專利權的客體時應遵循的第二項原則，具體為：“（2）除了上述（1）所描述的情形之外，如果一項權利要求在對其進行限定的全部內容中既包含智力活動的規則和方法的內容，又包含技術特征，則該權利要求就整體而言并不是一種智力活動的規則和方法，不應當依據《專利法》第二十五條排除其獲得專利權的可能性。”此外，《專利審查指南》（2010版）第二部分第九章第2節中也給出了與此項原則一致的規定。

2. 《專利法》第2條第2款規定，發明是指對產品、方法或者其改進所提出的新的技術方案

相應地，《專利審查指南》（2010版）第二部分第一章第2節規定，未采用技術手段解決技術問題，以獲得符合自然規律的技術效果的方案，不屬于《專利法》第2條第2款規定的客體。

這里的“技術手段”“技術問題”和“技術效果”被稱為“技術三要素”，若要滿足《專利法》第2條第2款規定的客體要求，必須具備“技術三要素”。《專利審查指南》（2010版）還進一步限定，技術手段通常是由技術特征來體現的。技術方案是對要解決的技術問題所采取的利用了自然規律的技術手段的集合。

二、典型案例解析

現在，以兩個涉及算法的專利申請為例，探討一下這類專利申請文件在撰寫上可能遇到的困難以及需要注意的問題。

【案例1】基于馬爾科夫決策過程模型的生物芯片出錯檢測方法

（一）案情介紹

首先，什么是生物芯片？簡單說，生物芯片就是在一塊玻璃片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物樣品，然后由一種儀器收集信號，用計算機分析數據結果。和電子芯片一樣，生物芯片也是在微小的尺寸上具有海量的數據信息。電子芯片上是一個個半導體電子單元，而生物芯片上是一個個的生物探針分子。也就是說，生物芯片是一種小型化的生化試驗片上系統，一個特定的生物芯片能夠自動完成整個傳統生化試驗流程。但是這種生物芯片的每項操作都有一定的概率出錯。

現有技術中有關生物芯片的各種操作出錯檢測的方式有通過攝像頭監控點樣，通過溫度傳感器監測溫度，通過壓力傳感器檢測點樣針堵塞，通過流速傳感器檢測液體泄漏或堵塞，通過吸光度檢測器檢測微閥的操作是否恰當，通過頻閃儀實時觀測生物芯片操作的圖像來判斷閥是否正確開閉、液體泄漏、離心分離的異常等，也就是說現有技術中是采用傳感器或檢測器等硬件設備來對生物芯片的錯誤進行檢測，這些儀器檢測獲得的數據是判斷生物芯片操作中錯誤的決定因素。

該發明請求保護一種基于馬爾科夫決策過程模型的生物芯片出錯檢測方法，是馬爾科夫決策過程模型在生物芯片操作的出錯概率的檢測中的運用。如說明書所述，其要解決的問題是克服現有的微流體控制生物芯片的每項操作都可能出錯而無法將有限的片上光學檢測器分配給最需要檢測的操作的缺陷。

該發明的獨立權利要求1如下：

1. 一種基于馬爾科夫決策過程模型的生物芯片出錯檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

根據樣本操作構建第一狀態和第二狀態；

通過所述第一狀態和所述第二狀態構建馬爾科夫決策過程模型；

通過所述馬爾科夫決策過程模型對所述第一狀態和所述第二狀態中的錯誤概率進行檢測。

從屬權利要求進一步限定了以下內容：

所述通過所述第一狀態和所述第二狀態構建馬爾科夫決策過程模型包括：

遍歷決策樹對應的子樹，所述子樹包括多個節點；

獲取所述節點對應的策略；

根據所述策略、當前自然狀態的自信程度、當前自然狀態轉移到下一自然狀態的收益和所述當前自然狀態轉移到所述下一自然狀態的狀態轉移概率獲取當前信用狀態和下一信用狀態之間的收益；

根據所述當前信用狀態和所述下一信用狀態之間的收益、所述當前信用狀態和所述下一信用狀態之間的轉移概率和折扣系數獲取期望收益的最大值；

根據所述期望收益的最大值確定最優策略。

從屬權利要求中限定了如下公式：

從屬權利要求還對上述公式中的參數進行了如下限定：

ρ（a，b）為所述當前信用狀態和所述下一信用狀態之間的收益；

T（s′，a，s）為所述當前自然狀態轉移到所述下一自然狀態的狀態轉移概率；

τ（b′，a，b）為所述當前信用狀態轉移到所述下一信用狀態的狀態轉移概率；

V*（b）為在t時刻所述期望收益的最大值；

b（s′）為所述下一自然狀態的自信程度；

Ω（o，a，s′）為所述下一自然狀態的觀測概率，T（s′，a，s）為所述當前自然狀態轉移到所述下一自然狀態的狀態轉移概率。

（二）案例解析

在該案中，馬爾科夫決策過程模型是一種數學算法，它并不對生物芯片操作過程作直接檢測，而是對檢測數據作數據處理，而數學算法對檢測數據作處理必須將檢測數據與算法中的函數參數進行對應，也就是需要獲得生物芯片的操作過程與算法的函數參數的對應關系。

上述權利要求涉及如何基于馬爾科夫決策過程模型對生物芯片的操作過程進行出錯檢測，其中雖然記載了馬爾科夫決策過程模型應用于生物芯片出錯檢測領域，但是僅僅是以一種寬泛的方法概括了一個“模型算法”和生物芯片出錯檢測領域的結合，因為缺少馬爾科夫決策過程模型中各函數參數與生物芯片操作的檢測數據的相互關聯，這種結合過于抽象，因此，不認為該方案是應用在某一具體的技術領域中。并且，上述方案中的“第一狀態”“第二狀態”“決策樹”“子樹”“節點”“策略”“自然狀態”“自信狀態”“信用狀態”“收益”等特征都是模型算法中的抽象概念，這種寬泛的限定導致其本身直接屬于一種抽象概念，而并非結合了實際內容的具體概念，權利要求的方案僅僅停留在馬爾可夫決策過程模型本身，停留在純數學算法，停留在模型中各個參數本身的定義。因此，馬爾科夫決策過程模型算法和其聲稱的應用領域（生物芯片出錯檢測）并沒有達到緊密的結合，權利要求請求保護的主題是抽象的模型算法本身，也就是一種單純的算法，其占先①此處的“占先”借鑒于美國聯邦最高法院在Bilski案的判決中針對“抽象方法”相關申請提出 “算法獨占性”的理論。數學算法或原理本身屬于科學研究中的基礎理論，一方面，由于這些基礎理論是所有應用學科的研究基礎，如果對其進行專利保護，則將使得專利權人獲得某種基礎原理的獨占權，從而對所有需要采用該基礎原理的應用學科的技術創新與發展帶來不利影響。另一方面，任何國家或地區的專利法，都會對可專利的對象進行限定，這些限定無一例外地都排除了對抽象概念或智力活動規則進行授權。而數學算法與原理本身是一種典型的人類智力活動的規則和方法的延伸，也是一種抽象的概念和理論，因而，在主要國家和地區的專利審查中都對這類申請不給予專利保護。了算法的所有實質性特定應用，因此屬于智力活動的規則和方法，不屬于專利保護的客體。

（三）案件提示

（1）根據《專利審查指南》（2010版）第二部分第九章第2節的規定，“如果一項權利要求除其主題名稱之外，對其進行限定的全部內容僅僅涉及一種算法或者數學運算規則，……則該權利要求實質上僅僅涉及智力活動的規定和方法，不屬于專利保護的客體”，也就是說，涉及單純算法的發明專利申請屬于智力活動的規則和方法，不屬于專利保護的客體。

具體到該案，在判斷權利要求請求保護的方案是否智力活動的規則和方法時，不能僅僅從文字層面來判斷該申請是否應用于特定技術領域，更應當從實質內容上進行分析。權利要求必須作為一個整體進行考慮，不應當將其進行拆分，并刻意忽略其中某一部分。對于如該案這樣，權利要求是數學算法的應用方法時，數學算法應當與應用領域緊密結合。如果僅僅是聲稱應用于某一技術領域，或者是以一種寬泛的方式描述了算法與技術領域的結合，而沒有清楚地表明解決方案中各步驟與該技術領域中相應物理實現的對應關系，則該方案仍然屬于智力活動的規則和方法。

（2）就該案而言，專利申請文件應該如何撰寫才能滿足專利法有關保護客體的要求和說明書清楚、完整地描述請求保護的發明的要求呢？筆者認為，首先，權利要求書應當清楚地表明解決方案中各步驟以及各函數參數與具體的技術領域中相應物理實現的對應關系，各個參數要結合具體的技術領域，有領域、有指向，不能僅僅是名義上進行生物芯片出錯檢測，而實質沒有任何具體的限定。其次，說明書不僅要記載具體的技術領域，還要將馬爾科夫決策過程模型中各函數參數與生物芯片操作的檢測數據關聯起來，使得所屬技術領域的技術人員按照說明書記載的內容，就能夠實現基于馬爾科夫決策過程模型的生物芯片出錯檢測。

【案例2】一種縱向抽樣型可靠性鑒定試驗方法

（一）案情介紹

可靠性鑒定試驗是為了鑒定產品與規定的可靠性要求是否一致，由訂購方、第三方用有代表性的產品在規定條件下所作的試驗，是產品批量定型、量化生產的重要前提和依據。可靠性鑒定試驗是根據抽樣理論制定出來的抽樣方案。一般是橫向抽樣，例如從10 000個中抽取100個，進行連續試驗，試驗指標是計時型指標，比如說平均故障間隔時間，即用多長時間壞1次。

作為該案中可靠性鑒定試驗的對象，船用吊艇架是在船上用來放下和吊起救生艇或工作艇的專用設備。對于船用吊艇架這類大型船用機電產品，通常不具備足夠數量的抽取樣本（一般每種類型僅有幾個或幾臺），且正常使用屬于間歇性工作（0.5～1次/天），如果在實驗室進行完整連續的可靠性鑒定試驗，若MTBF＝2 000，0.5h/次，則至少需要進行4 000次試驗，這是任何吊艇架都無法承受的工作強度。因此，吊艇架不可能像家具合頁等產品的質量測試那樣在實驗室連續的起吊，進行可靠性測試。

該發明針對現有技術中存在的受試產品批量小且試驗成本日益提高、產品可靠性指標的確定存在困難、尚不掌握確定這類產品可靠性指標的方法和模式等問題，提出要解決的技術問題是：如何在受試產品數量極少、受試產品的正常使用屬于間歇性工作，且單次使用時間短的情況下進行可靠性鑒定試驗。

該發明的發明構思體現在兩個方面：一是通過將從批量產品抽取部分產品的橫向抽樣方法變成從產品的整個壽命周期的使用次數中抽取部分使用次數作為試驗樣本的縱向抽樣方法解決如何選擇樣本的問題；二是通過將計時型指標（平均故障間隔時間）變成計數型指標（平均故障間隔次數）解決如何選擇可靠性指標的問題。

在該發明方案中有幾個參數是很重要的，其中，針對計數型指標（平均故障間隔次數MNBF）設置了上下限值，即SV（平均故障間隔次數的合格規定值）和MAV（平均故障間隔次數的最低可接受值）。另外兩個重要的參數是表征研制方風險的α和表征使用方風險的β。②抽樣檢驗是從總體N中抽出一部分使用次數的樣本，根據n個樣本試驗的結果來判斷總體N的可靠性是否符合要求，其本質是以事物的局部來代表事物的全局。因而不可避免地會帶來判斷上的兩種錯誤：可能將合格的總體判斷為不合格而拒收（生產方風險率α）；也可能將不合格的總體判為合格而接收（使用方風險率β）。 一個好的抽檢方案應當具有如下特點：當總體可靠性較好時，保證以高概率接收，即生產方風險率α很小；當總體可靠性壞到某個規定限度時，保證以高概率拒收，即使用方風險率β很小。在本領域中，α和β通常是在試驗開始前，由研制單位與使用單位通過合同規定，一般來說α＝β。

該發明的獨立權利要求1如下：

1. 一種縱向抽樣型可靠性鑒定試驗方法，用于對船用吊艇架進行可靠性鑒定試驗，其特征在于，包括以下步驟：

1）選擇試驗樣本，選用單個受試產品，將所述產品的預期總使用次數作為抽樣整體，記為N，選取某一段時間內的使用次數作為一個抽樣樣本，記為n；

2）確定試驗指標，所述試驗指標為計數型指標MNBF，所述試驗指標MNBF的合格規定值SV和最低可接受值MAV通過受試產品的壽命周期、使用強度、單位時間內允許的故障次數進行確定；

3）確定SV值和MAV值之后，按照公式p0＝1/SV和p1＝1/MAV，計算得到受試產品的合格水平p0和不合格水平p1，然后按照公式d＝p1/p0確定鑒別比d；

4）確定研制方風險α和使用方風險β；

5）確定試驗方案，根據參數α、β、p0、p1和d，通過計算法確定具體試驗方案 （n，c），其中c為允許的試驗不成功次數；具體步驟為：首先確定α與β，然后將選定的α與β代入下列（3）、（4）式，引用（1）或（2）式并使其同時成立而解得的n和c即為所需的試驗參數：

其中，q為產品可靠使用的概率，q=1-p。

（二）案例解析

1. 權利要求請求保護的主題是否屬于智力活動的規則和方法

首先，權利要求中不涉及數學算法的步驟，例如以單個受試產品的平均故障間隔次數作為計數型指標、可靠性指標平均故障間隔次數的合格規定值SV和最低可接受值MAV的確定思路等步驟作為算法與吊艇架可靠性鑒定這個具體的應用領域之間緊密關聯的橋梁，無法從整體方案中剝離出來，如果將其剝離出來，后面確定的試驗方案中的數學計算就將失去意義。

其次，四個參數SV、MAV、α、β根據產品的實際使用情況、用戶需求、研制方和用戶能夠接受的風險程度確定，這些參數并不是隨意確定的，是和產品的實際情況密切相關的。

最后，權利要求是以具體的方式進行描述的，其所尋求保護的對象不是抽象的數學公式本身，保護的范圍僅僅是利用數理統計計算公式獲得試驗參數的過程，沒有占先所述數理統計計算公式的所有實質性特定應用。

權利要求1涉及吊艇架可靠性鑒定領域中如何獲得總試驗次數n和允許故障次數c的縱向抽樣型可靠性鑒定試驗方法，該方法是將抽象的數理統計計算方法應用到了一個具體的吊艇架可靠性鑒定領域，其中的數理統計計算方法與吊艇架的可靠性鑒定試驗密切關聯，是數學算法在特定應用領域的具體應用。因此，權利要求1請求保護的主題不屬于智力活動的規則和方法。

2. 權利要求是否符合《專利法》第2條第2款的規定

該發明所解決的技術問題是：如何在受試產品數量極少且受試產品的正常使用屬于間歇性工作（即單次使用時間短）的情況下進行可靠性鑒定試驗。

采取了如下的技術手段：

（1）提供了此類產品試驗樣品和可靠性指標類型的選擇方式：選擇單個受試產品，將現有技術的計時型指標（平均故障間隔時間）改為計數型指標（平均故障間隔次數）。

（2）給出了可靠性指標的確定模式和計算方法，包括其上下限的確定模式和計算方法：合格規定值SV（1/p0）和最低可接受值MAV（1/p1） 。

（3）設計試驗方案：在以上技術手段的基礎上，根據上述可靠性指標和數理統計原理，通過計算法確定總試驗次數n和允許故障次數c。

獲得了提高可靠性鑒定試驗的可信度技術效果。

因此，該案的權利要求1具備技術三要素，屬于《專利法》第2條第2款規定的客體。

（三）案例提示

在判斷涉及算法的發明專利申請請求保護的主題是否屬于智力活動的規則和方法時，筆者認為，可以從以下三個方面考量：

首先，必須將權利要求作為一個整體進行考慮，不應刻意忽略其中某一部分。

其次，算法必須應用于特定技術領域，并與特定物理實現緊密的結合，這種結合必須緊密到該權利要求中不涉及算法的步驟無法從整體方案中剝離出來。③WILLIAM C．ROWLAND，WEIWEI Y．STILTNER，任慶濤． Bilski v． Kappos——關于美國商業方法專利和軟件專利的最新評論[J]．中國知識產權，2010（8）：57-60．

最后，權利要求必須以具體的方式進行描述，不能夠占先算法這種“抽象方法”的所有實質性的特定應用，其判斷標準是該權利要求是否將完全獨占所述抽象方法，以至于其所尋求保護的對象是抽象的數學公式本身。

三、小 結

（1）在判斷涉及算法的發明專利申請請求保護的主題是否屬于智力活動的規則和方法時，可以從以下三個方面考量：

① 權利要求必須作為一個整體進行考慮，不應刻意忽略其中某一部分。

② 算法必須應用于特定技術領域，并與特定物理實現緊密的結合，這種結合必須緊密到該權利要求中不涉及算法的步驟無法從整體方案中剝離出來。

③ 權利要求必須以具體的方式進行描述，不能夠占先算法的所有實質性的特定應用，其判斷標準是該權利要求是否將完全獨占所述算法，以至于其所尋求保護的對象是抽象的數學公式本身 。

（2）根據《專利法》第25條第1款的規定，單純的數學公式、數學模型、數學算法屬于不授權的客體，但是運用數學公式解決了技術問題的技術方案屬于可授權對象，二者不能等同。應該注意的是，解決技術問題要針對具體的應用領域，參數的選擇要結合具體的技術領域，有領域、有指向，如果只是名義上冠以技術領域的帽子，而實質沒有任何具體限定，很有可能導致說明書公開不充分，或者權利要求保護的主題落入智力活動的規則和方法范疇內。

國家知識產權局專利局光電技術發明審查部。