專利視角下全球人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

于申 楊振磊

摘 要：人工智能技術(shù)快速發(fā)展引發(fā)了全球廣泛關(guān)注，不僅促進(jìn)了各行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展，更深入影響人民生活和工作，諸多國(guó)家已經(jīng)將人工智能提高到國(guó)家戰(zhàn)略的高度。本研究從專利角度深入探究全球人工智能發(fā)展態(tài)勢(shì)以及競(jìng)爭(zhēng)力分布情況，揭示目前各主要國(guó)家人工智能發(fā)展情況及優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，以期對(duì)中國(guó)人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有所啟示。

關(guān)鍵詞：人工智能；全球競(jìng)爭(zhēng)力；專利分析

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）19-0027-02

Abstract： The rapid development of artificial intelligence technology has aroused widespread concern all over the world， which has not only promoted the transformation and upgrading of various industries， but also deeply affected people's life and work. Many countries have raised artificial intelligence to the height of national strategy. From the perspective of patent， this study deeply explores the development trend of global artificial intelligence and the distribution of competitiveness， and reveals the current development and advantages of artificial intelligence in major countries， in order to enlighten the development of artificial intelligence technology and industry in China.

Keywords： artificial intelligence； global competitiveness； patent analysis

1 概述

人工智能是針對(duì)如何使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成只有依靠人類智慧才能完成的任務(wù)的一門(mén)研究。從1956年人工智能概念首次在達(dá)特茅斯會(huì)議上正式提出以來(lái)，發(fā)展至今已超過(guò)半個(gè)世紀(jì)，隨著技術(shù)的更新迭代，人工智能對(duì)人類社會(huì)的影響力不斷增長(zhǎng)，據(jù)研究，到2035年，人工智能可以使眾多發(fā)達(dá)國(guó)家的年度經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率翻倍，并促進(jìn)人與機(jī)器之間的新關(guān)系。

人工智能的快速發(fā)展引起了各國(guó)家前所未有的高度重視，當(dāng)前世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家圍繞人工智能的核心技術(shù)、頂尖人才、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等強(qiáng)化部署，力圖在新一輪世界科技革命競(jìng)爭(zhēng)中掌握主導(dǎo)權(quán)。而目前世界人工智能技術(shù)發(fā)展格局如何？中國(guó)在人工智能專利技術(shù)方面存在哪些優(yōu)劣勢(shì)？是本次研究探討的主要問(wèn)題。

本次研究將人工智能的范圍聚焦在基礎(chǔ)層、技術(shù)層以及應(yīng)用層三個(gè)層面，基礎(chǔ)層是指包括智能芯片、智能傳感器以及大數(shù)據(jù)和云計(jì)算在內(nèi)的關(guān)鍵硬件和支撐技術(shù)；技術(shù)層是指包括算法模型、語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理、生物識(shí)別、人機(jī)交互等在內(nèi)的應(yīng)用技術(shù)；應(yīng)用層是指人工智能與傳統(tǒng)行業(yè)或場(chǎng)景深度融合產(chǎn)生的應(yīng)用場(chǎng)景，主要包括智能醫(yī)療、智能安防、智能駕駛、智能制造以及智能家居等領(lǐng)域。

本次研究主要利用行業(yè)分析與專利分析相結(jié)合的研究方法，專利數(shù)據(jù)來(lái)源于德溫特（Derwent Innovation）全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)，檢索方式基于上文確定的人工智能邊界，通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)以及研究報(bào)告，提取關(guān)鍵詞以及相關(guān)的專利分類號(hào)進(jìn)行檢索。

2 人工智能專利競(jìng)爭(zhēng)力分布情況

2.1 人工智能專利地域分布

目前中國(guó)與美國(guó)在專利方面形成雙寡頭局面，從數(shù)量上看中國(guó)人工智能專利申請(qǐng)領(lǐng)先于美國(guó)，達(dá)到28萬(wàn)余項(xiàng)之多，位居全球首位，由此可知中國(guó)和美國(guó)是人工智能領(lǐng)域創(chuàng)新主體最關(guān)注的市場(chǎng)。日本、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、歐專局、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)家或地區(qū)在人工智能領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量較大，但與中美存在一定差距。

2.2 人工智能創(chuàng)新空間轉(zhuǎn)移情況

將主要國(guó)家和地區(qū)的人工智能專利公開(kāi)量逐年占比情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從專利公開(kāi)數(shù)量在全球空間上的分布來(lái)看，上世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)最先開(kāi)始在人工智能專利領(lǐng)域布局，并在專利技術(shù)方面獨(dú)占鰲頭；80年代到90年代，日本加入戰(zhàn)場(chǎng)并快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)專利在全球空間上形成了第一次轉(zhuǎn)移；隨著日本第五代計(jì)算機(jī)的研發(fā)失敗，在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展也開(kāi)始進(jìn)入疲軟期，進(jìn)入21世紀(jì)后，日本本領(lǐng)域?qū)＠l(fā)展逐漸減緩，退出頭部陣營(yíng)，而中國(guó)雖起步較晚，但人工智能專利發(fā)展勢(shì)頭迅猛，特別在2010年后，中國(guó)人工智能專利實(shí)現(xiàn)了跨越式增長(zhǎng)，超越美國(guó)越居全球AI相關(guān)專利公開(kāi)量首位，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)專利研發(fā)在全球空間上的第二次轉(zhuǎn)移。

2.3 市場(chǎng)主要競(jìng)爭(zhēng)者分布

通過(guò)對(duì)全球人工智能相關(guān)發(fā)明專利的申請(qǐng)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，全球前20名申請(qǐng)機(jī)構(gòu)主要為美國(guó)、日本、中國(guó)以及韓國(guó)企業(yè)。中國(guó)表現(xiàn)較為突出的機(jī)構(gòu)為華為、國(guó)家電網(wǎng)、中興等，其中華為排名全球第十位。然而前三名仍然被國(guó)外機(jī)構(gòu)占據(jù)，分別是IBM、三星以及微軟公司，IBM以接近兩萬(wàn)的專利積累量占據(jù)榜首，成為市場(chǎng)專利領(lǐng)軍機(jī)構(gòu)。由此可見(jiàn)，美、中、日、韓為人工智能市場(chǎng)主要競(jìng)爭(zhēng)者。

2.4 人工智能相關(guān)技術(shù)專利控制力分布

對(duì)人工智能產(chǎn)業(yè)鏈三個(gè)層次專利優(yōu)先權(quán)國(guó)家分布的統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)各國(guó)在人工智能產(chǎn)業(yè)鏈中的專利力量來(lái)反映各國(guó)對(duì)人工智能相關(guān)技術(shù)的控制力。產(chǎn)業(yè)鏈三層的專利主要分布在美國(guó)、中國(guó)以及日本三個(gè)國(guó)家中。

然而人工智能產(chǎn)業(yè)鏈各層中專利控制力分布不同，總體來(lái)看：美國(guó)在基礎(chǔ)層擁有絕對(duì)專利控制力，技術(shù)層呈現(xiàn)中美雙寡頭局面，應(yīng)用層領(lǐng)域中國(guó)具備一定的專利控制力。

（1）基礎(chǔ)層主要涉及數(shù)據(jù)的收集與運(yùn)算，這是人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)，主要包括智能芯片、智能傳感器、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算。美國(guó)的基礎(chǔ)層專利占據(jù)全球40%的份額，有著絕對(duì)的專利控制力，與隨后的中國(guó)和日本拉開(kāi)了較大差距。（2）技術(shù)層是人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。在基礎(chǔ)層構(gòu)建的算力及數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)建模、訓(xùn)練及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域的功能算法。在技術(shù)層相關(guān)專利方面，中美雙方的專利布局?jǐn)?shù)量不相伯仲，領(lǐng)先其他國(guó)家呈現(xiàn)雙寡頭局面。（3）應(yīng)用層建立在基礎(chǔ)層與技術(shù)層基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展以及不同場(chǎng)景的應(yīng)用。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，各傳統(tǒng)行業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景與人工智能的融合持續(xù)加速，將徹底顛覆傳統(tǒng)制造、醫(yī)療、教育等行業(yè)。中國(guó)在應(yīng)用層技術(shù)開(kāi)發(fā)方面表現(xiàn)亮眼，相關(guān)專利數(shù)量占據(jù)全球數(shù)量的37%，在應(yīng)用層領(lǐng)域中國(guó)具備一定的專利控制力。

3 重點(diǎn)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

本次研究選取人工智能專利的幾個(gè)主要優(yōu)先權(quán)國(guó)家——美國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)，通過(guò)各國(guó)在人工智能產(chǎn)業(yè)鏈中的專利技術(shù)布局，來(lái)分析主要國(guó)家的人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展特色。

3.1 美國(guó)

美國(guó)在人工智能專利方面發(fā)展最早，發(fā)展前期以基礎(chǔ)層引領(lǐng)的趨勢(shì)較為明顯，并在基礎(chǔ)層的芯片、傳感器等領(lǐng)域打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)、取得了顯著的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。發(fā)展后期才出現(xiàn)技術(shù)及應(yīng)用層的快速趕超，總體來(lái)說(shuō)，美國(guó)在產(chǎn)業(yè)鏈三層中發(fā)展較為均勻和全面，在專利方面呈現(xiàn)基礎(chǔ)層驅(qū)動(dòng)，多領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展的模式。

3.2 中國(guó)

中國(guó)相關(guān)專利發(fā)展起步較晚，由于政策原因在1985年后才出現(xiàn)相關(guān)專利，然而近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)專利數(shù)量均高速增加。中國(guó)在應(yīng)用層專利方面一直保持高速發(fā)展，但在發(fā)展初期階段基礎(chǔ)層創(chuàng)新較為薄弱，美國(guó)、日本等國(guó)家在此方面獲得了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，隨著近幾年基礎(chǔ)層創(chuàng)新獲得了市場(chǎng)和政府的重點(diǎn)關(guān)注，相關(guān)專利申請(qǐng)量也出現(xiàn)了快速發(fā)展，近年來(lái)基礎(chǔ)層專利增長(zhǎng)量已經(jīng)超過(guò)美國(guó)躍居全球第一的位置。中國(guó)人工智能專利呈現(xiàn)出前期基礎(chǔ)薄弱、后期全面趕超的趨勢(shì)。

3.3 日本

日本人工智能專利布局較早，但在21世紀(jì)之后呈現(xiàn)出專利發(fā)展疲軟期。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期，各個(gè)層面的專利都取得顯著的成果，隨著競(jìng)爭(zhēng)者日漸增多，日本在基礎(chǔ)層以及技術(shù)層方面保持著一直以來(lái)的一定優(yōu)勢(shì)，而應(yīng)用層專利發(fā)展則日漸被超越、競(jìng)爭(zhēng)力明顯減退。日本人工智能專利呈現(xiàn)出技術(shù)驅(qū)動(dòng)、發(fā)展趨緩的趨勢(shì)。

3.4 韓國(guó)

韓國(guó)在人工智能領(lǐng)域的專利布局較晚，前期注重基礎(chǔ)層創(chuàng)新，近期基礎(chǔ)層專利布局日漸減退，取而代之的是快速發(fā)展的應(yīng)用層創(chuàng)新。與中國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)較為相似，韓國(guó)人工智能專利呈現(xiàn)出應(yīng)用層創(chuàng)新引領(lǐng)的趨勢(shì)。

3.5 德國(guó)

德國(guó)作為在人工智能領(lǐng)域發(fā)展較為突出的歐洲國(guó)家，在人工智能領(lǐng)域發(fā)展時(shí)間早，上世紀(jì)八十年代德國(guó)成立了人工智能研究中心，但在人工智能專利數(shù)量上與美中日等國(guó)家仍有較大差距，從其專利布局結(jié)構(gòu)來(lái)看，產(chǎn)業(yè)鏈三層發(fā)展較為平均，應(yīng)用層專利布局略領(lǐng)先于其它各層。德國(guó)人工智能專利呈現(xiàn)布局較早、均衡發(fā)展的模式。

3.6 小結(jié)

總體來(lái)看，美國(guó)、日本和德國(guó)在人工智能專利方面發(fā)展較早，呈現(xiàn)出以基礎(chǔ)層創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，隨后技術(shù)、應(yīng)用層專利數(shù)量爆發(fā)的趨勢(shì)。而中、韓兩國(guó)起步晚，以應(yīng)用層創(chuàng)新迅速趕超。綜合來(lái)看，以上五個(gè)人工智能專利技術(shù)主要國(guó)家在人工智能專利方面雖然發(fā)展路徑各有不同，但在近幾年都顯示出應(yīng)用層專利領(lǐng)先發(fā)展的態(tài)勢(shì)，而基礎(chǔ)層專利除中國(guó)外都出現(xiàn)了一定的增速放緩。

4 結(jié)論

4.1 人工智能專利全球發(fā)展呈現(xiàn)“雙寡頭”局面

從全球人工智能專利申請(qǐng)以及發(fā)展格局來(lái)看，目前中國(guó)與美國(guó)在人工智能專利領(lǐng)域已經(jīng)積累了一定優(yōu)勢(shì)。從數(shù)量上看，中國(guó)居于全球首位，而美國(guó)在芯片和傳感器等人工智能基礎(chǔ)層領(lǐng)域掌握專利控制力，并與其他國(guó)家拉開(kāi)較大差距。中國(guó)優(yōu)勢(shì)在于將人工智能技術(shù)應(yīng)用于終端行業(yè)與場(chǎng)景所產(chǎn)生的專利技術(shù)，在人工智能技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新方面掌握較大的控制力。

4.2 美、日取得先發(fā)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)實(shí)現(xiàn)后發(fā)趕超

美國(guó)、日本及以德國(guó)為代表的一些歐洲國(guó)家在人工智能領(lǐng)域的開(kāi)拓方面起源時(shí)間較早，早期技術(shù)取得了先發(fā)優(yōu)勢(shì)，并針對(duì)一些基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了專利布局。而中國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家起步較晚，前期發(fā)展緩慢但在進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)在人工智能領(lǐng)域開(kāi)始發(fā)力，從專利數(shù)量上看在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，并快速反超。

4.3 企業(yè)能力方面，美國(guó)獨(dú)占鰲頭

人工智能是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，從全球范圍內(nèi)企業(yè)在人工智能專利方面的布局可以看出，美國(guó)的IBM、微軟、高通等企業(yè)在專利以及產(chǎn)業(yè)方面都是業(yè)界龍頭，擁有較強(qiáng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。相較美國(guó)，中國(guó)在人工智能企業(yè)能力方面稍顯薄弱，從專利技術(shù)來(lái)看，入圍全球前20的僅有三家，以通信業(yè)的華為、中興以及傳統(tǒng)壟斷巨頭國(guó)家電網(wǎng)為代表，在人工智能領(lǐng)域的影響力和能力上與美國(guó)的科技巨頭還存在差距。

參考文獻(xiàn)：

[1]StuartJ.Russell，PeterNorvig.人工智能：一種現(xiàn)代的方法（第3版）[J].計(jì)算機(jī)教育，2011（15）：68-68.

[2]李政剛.我國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展：區(qū)域布局、技術(shù)趨勢(shì)及對(duì)策建議——以重慶為例[J].工業(yè)經(jīng)濟(jì)論壇，2017.

[3]張璐璐.顛覆未來(lái)的技術(shù)，人工智能引發(fā)的產(chǎn)業(yè)變革[M].社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2014.