從專利信息維度透視條碼識別領域創新態勢

董慶偉 高小玉/文

隨著人類步入信息社會，人類就不斷將物理世界中的實體通過信息采集、建模等手段映射到信息世界，從而為將物理世界中的各種活動轉移到數字世界奠定基礎。將物理世界的所有物體映射到數字世界，是一個繁重龐雜的工程，自動識別技術應運而生。其將實體產品或商品數據自動采集，對信息自動識別，并自動進行數字化，使得人類可以對大量數據信息進行及時、準確的處理。條碼識別是各種自動識別技術中最基礎、最成熟也是應用最廣泛的技術方案，其對物品相關信息進行各種編碼，然后通過光學識別技術進行廣泛讀取、采集，從而高效驅動實體物品的電子物流、商務和貿易等經濟活動。

專利活動是創新者保護自身創新成果最主要的方式之一。圍繞該活動產生的專利信息，蘊含大量豐富、獨有的技術、經濟、法律等信息。全世界專利信息每年以數百萬記錄數遞增，截止到2021年底已達1.7億條。據世界知識產權組織統計，全球95%以上的最新發明創造記載在專利文獻中，并且約70%的發明創造只在專利文獻中公開。專利信息作為專利制度運行的載體，已成為推動創新、提高企業競爭力、實現產業轉型發展、加快轉變經濟發展方式的基礎資源。

近年來，隨著物聯網構建不斷深化，以條碼識別為基礎的自動識別技術，不斷深入生產、貿易和大眾消費等各個場景，在將數字孿生一步步帶入現實的同時，也與數字經濟并肩同儕，不斷謀求自身的改良與創新。本文將從專利信息的角度，以全球該領域的專利活動信息，來觀測條碼識別領域的技術創新趨勢和動態分布。

條碼識別全球專利信息概覽

如何確定條碼識別技術領域

條碼識別技術主要包括一維條碼和二維碼，其中一維條碼又稱條碼（barcode），是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。常見的條碼是由反射率相差很大的黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案；二維碼也稱為二維條碼，是指在一維條碼的基礎上擴展出另一維具有可讀性的條碼，使用黑白矩形圖案表示二進制數據，被設備掃描后可獲取其中所包含的信息。兩者起源不同，技術細節和應用領域均有所差異，為便于研究觀測，我們將兩者單獨進行檢索和分析。

為確定條碼相關的專利信息數據集，我們采用條碼、線性碼、二進制碼、一維條碼等漢語關鍵詞，和 英 文 的barcode、Pharmacode、codebar、databar、upc、postcode、linecode等關鍵詞，以及國際專利分類（IPC）中的G06+、B41+和H04+等上述條件在全球專利數據庫（約106個國家和地區）中進行檢索，共命中專利數據146277條。

為確定二維碼相關的專利信息數據集，采用二維碼、二維條碼、方形碼、QR碼、QRcode、方碼、快速響應矩陣圖碼等漢語關鍵詞和國際專利分類（IPC）中的G06+、B41+和H04+等上述條件在全球專利數據庫中進行檢索，共命中專利數據75771條。下文中的分析和圖表，均以上述數據集為基礎進行。

全球專利申請趨勢

申請專利能給企業的創新帶來保護，專利申請的總體趨勢體現了條碼識別領域企業的創新積極性和成果產出量，反映了條碼識別領域創新的總體面貌，如圖1所示。

圖1 條碼全球專利申請趨勢

從上圖可以看出，條碼專利申請披露起源時間早于二維碼，二維碼（發明于1994年）從1995年開始逐漸有專利申請披露，在2011年才達到條碼的起步水平，但兩者都在2017-2018年達到高峰。

條碼的創新周期可以明顯看出分為三個臺階：1991-1999年和2000-2010年兩個時間段，專利申請量都平穩持續了9-10年，但是從2011-2018年，條碼專利申請快速增長，并在2018年達到頂峰，隨后的近兩年（2019、2020年）數量確有所回調，我們推測這種放緩可能是二維碼同期高速發展帶來的擠出效應，也可能是行業的創新與應用已經越過了高峰期，進入了“內卷期”，如圖2所示。

圖2 二維碼全球專利申請趨勢

二維碼的專利申請曲線幾乎和移動互聯網的增速同步，都在2011年起開始了爆發性增長，且在2018年達到高峰后增速也未下滑。考慮到2018年后全球經濟走勢的外部約束，可以推測二維碼的創新增量，對條碼創新增速帶來了一定的擠壓。

二維碼的專利申請曲線幾乎和移動互聯網的增速同步，都在2011年起開始了爆發性增長，且在2018年達到高峰后增速也未下滑。

專利技術生命周期

專利技術生命周期，通過統計全球專利不同年份的申請數量和申請人的數量，分析其二維展開后的規律，來判斷相應技術的發展、成熟和衰落等生命周期，如圖3、圖4所示。

圖3 條碼專利技術生命周期

圖4 二維碼專利技術生命周期

從條碼的專利技術生命周期可以看出，其自1998年開始，就有比較高的熱度，全球有近千家創新企業提交相應專利申請，數量達1800余件；此后直到2000年左右，參與此領域創新競爭的企業數量和提交的專利申請數量持續增加，說明條碼技術在此10年間創新活動踴躍、飛速發展；但在此后的10年間，增速有所停滯，后又出現負增長，并于2012和2018年分別達到了參與企業數量和專利申請數量的頂峰；隨后的2019、2020年，無論是參與專利申請的企業數量、還是專利申請數量，均不斷回落，由此也可判斷，條碼技術創新在2018年達到了一個頂峰或者階段性高峰，技術的發展也已非常成熟，此后該技術將進入衰落期或是階段性發展停滯期。這個判斷是否準確還需要后續數據進一步觀察，但是再通過觀察二維碼的生命周期，可能會更為明晰。

從二維碼的專利技術生命周期圖中可以看出，其自2009年創新態勢就突飛猛進，無論是參與其中的創新企業數量，還是提交專利申請的數量，都幾乎呈現出一種高速的線性增長態勢，并且這種態勢在2020年創出新高后也未見頹勢，可以預見其高速增長的態勢還將延續。二維碼的這種創新曲線完美體現了一種新技術在高速發展期的創新活躍度，其在2020年的新高，也已經超越了條碼技術2018年頂峰的高度。

條碼識別技術發展趨勢

全球的專利信息，同時是一種客觀、（時間）連續及完整的技術文獻信息，最早的專利信息起源于第一次技術革命之前，時間跨度長達數百年；空間上目前的專利信息涵蓋了全球106個國家和地區。作為技術文獻，這種在大范圍時間尺度上的連續性和空間地域范圍內的完整性，為我們觀察技術的發展趨勢和走向，提供了獨特的技術情報價值。

條碼識別領域技術發展趨勢

條碼領域總體發展趨勢自可觀測以來，一直在不斷拓寬技術領域的邊界和內涵，如圖5所示。

圖5 條碼技術發展趨勢

在其第一個十年發展期（2001-2010年），條碼識別技術的中心和主要構成發生了顯著的變化，從2001年以“數據電子化處理”為主、“數據識別”為輔，逐步演化過度到2010年的“專門行業應用”“數據識別”和“數據電子化處理”基本三分天下；2001年時，二維碼的“行業應用”和“光學元件、設備”“運輸存儲裝置”“登記現金、輔幣”和“打字機”等邊緣技術分支，發展走向還不明確，共占當時專利技術總量額約三分之一；但到2010年時，這部分的格局完全明晰，“專門行業應用”占據了絕對主導，單獨和另外兩個技術分支占據了條碼領域的技術主流，這背后說明條碼技術已經通過逐步的改進、迭代，已經深入行政、商業和金融等專門行業。

在第二個十年發展期（2011-2020年），條碼“專門行業應用”逐步擴大比例，且其在2018年達峰后的收縮也不明顯，最終在2020年力壓其它兩種技術分支，成為條碼領域創新的主流。與此同時，從2014年起，條碼領域生發出新的邊緣技術分支：“醫療保健信息處理（G16H）”“時間登記和出勤登記（G07C）”等，這為條碼技術拓寬創新邊界帶來新的可能，令人期待。

與條碼領域不同，二維碼領域的技術創新趨勢，完全是一種爆發性的發展態勢。二維碼從1998年到2010年，在長達12年中，幾乎沒有大的變化。但是從2010年開始，伴隨著移動互聯時代的到來（以Iphone為代表的智能手機2010年開始流行），二維碼的創新進入了一個爆發性增長期，這種增長態勢一直持續至今；且一進入爆發增長期，就形成了以“專門行業應用”為主導、“數據識別”和“數據電子化處理”并重的創新格局。二維碼技術發展趨勢整體類似于條碼趨勢的“濃縮精華”版，在與移動互聯網的共舞中，發展迅速且勢頭至今不衰，如圖6所示。

圖6 二維碼技術發展趨勢

條碼識別領域有效專利

專利權不同于版權，專利權的保護是有時效的，在我國，發明專利保護期最長為20年，外觀設計為15年，實用新型為10年。在保護期內的專利權，還需要權利人持續繳納維持費，去主動維持專利權的有效性。這種制度設計，是為了促使權利人基于市場、技術發展趨勢不斷地判斷，那些專利需要投入成本去維持，而不再具備維持價值的專利就會被放棄。

全球專利有效性

條碼和二維碼領域中所有公開過專利的法律狀態中的“有效”指的是在保護期內且一直被權利人維持的專利權；“失效”指的是已經超過保護期或者被權利人在保護期內放棄的專利；“審中”指的是目前還處在審查程序中的專利（以后可能會授權）；“PCT指定期滿”指的是按通過PCT國際條約途徑（專利合作條約）提交的國際專利申請（簡稱“PCT申請”），期滿未進入主權國（相當于放棄了向對應國家的專利申請），“PCT指定期內”指PCT申請還停留在國際申請階段，以后有可能進入主權國成為普通的專利申請，如圖7、圖8所示。

圖7 條碼專利法律狀態

圖8 二維碼專利法律狀態

按上述各法律狀態的含義，條碼失效專利超過一半，有效的專利占比約25%，這一現狀和條碼技術起源較早有關，大部分早期申請（2002年前）的專利均已超過保護期限；而起源較新的二維碼技術，失效專利不足35%，小于條碼；二維碼有效專利占比約29%，略高于條碼。

兩者最大的不同在于審查中專利申請的占比，前者不足12%，而后者高達29%（均并入“PCT指定期內”數據），約是前者的2.5倍。審查中的專利申請占比說明了業界對于該技術領域后續投入的積極性，較高的審查中占比，以后也會轉化為有效專利；兩者對比數據表明，業界對于條碼技術創新的持續投入積極性，落后于二維碼。

這一點也可以從申請成本較高的PCT專利申請數據得到印證，“PCT指定期滿”后權利人放棄進入指定國家的數據，條碼為6.92%，二維碼為4.56%；條碼PCT專利申請指定期滿后被放棄的數據高于二維碼，可以看出業界的投入信心還是有差異的。

有效專利的技術分布

上文分析所述的有效專利，共有約3.5萬件，這些專利都是近年取得授權或者創新主體愿意花費成本主動維持的專利，即都是對于產業而言有市場價值的專利。分析這些專利的具體技術分支分布，有利于我們看到當前市場中正在發揮創新激勵、保障作用的專利，都應用或存在于那些技術細分方向，對于業界參與市場競爭有參考意義。

條碼有效專利的細分技術分布，如圖9所示，主要在前文提到的三個技術分支，分別是“數據識別（G06K）”、“專門行業應用（G06Q）”和“數據電子處理（G06F）”，結合條碼技術領域趨勢圖可分析獲知，“數據識別”領域發展歷程久遠、持續，雖近年來勢頭不如“專門行業應用”，但累計的有效專利量仍高居榜首；“專門行業應用”還有進一步增量發展空間，行業累積有效專利量已經超過了排名第三的“數據電子處理”，并有望在未來5年內竄升至首位，特別是其中最有價值的發明專利，與首位的“數據識別”差距僅在千余件。其后的兩個通信相關領域“數字信息傳輸（H04L）”和“圖像通信（H04N）”，也是行業值得關注的跨界創新方向。

圖9 條碼專利技術分布

二維碼有效專利的技術分支分布，比條碼復雜一些。如圖10所示，總量上“數據識別（G06K）”以微弱優勢居首位；但更有價值的發明專利方面，“專門行業應用（G06Q）”早已完成了反超，這也與前述圖6的二維碼技術發展趨勢圖實現了互相印證。其次的“數據電子處理（G06F）”和“數字信息傳輸（H04L）”有效專利量差距比條碼更近，表明二維碼技術在通信與傳輸領域的跨界創新勢頭，比條碼更激進、顯著。

圖10 二維碼專利技術分布

專利制度作為全球公認的技術創新激勵、保障規則，通行于全球絕大多數國家，專利信息作為專利制度的載體，一方面踐行了專利制度“以公開換保護”的基本原理，另一方面也為我國研究技術創新在全球的態勢提供了絕佳的視角和工具。專利信息以其全量、客觀、連續而完整等特性，能夠以高效率的方式，完成實時追蹤、分析全球企業技術創新活動的目的，這為我國政府、企業和研究機構，針對特定領域的決策、競爭和研究，提供了客觀的中觀和微觀數據參考。

本文從專利信息角度，透視了作為自動識別主要方式的條碼識別技術領域，并且根據條碼識別兩種細分技術：條碼技術和二維碼技術，分別作了分析、比較。兩種條碼技術分支的發展方向上，都在向專門行業的深層不斷深入，同時又出現了醫療和通信等新的跨界創新方向，在全球最主要的創新領導者群體中，國內企業也都沒有缺席，這是值得我們欣慰的。往者不可諫，來者猶可追，希望國內條碼識別領域的參與者繼續加入全球的創新競爭，以技術創新為業界和市場帶來更多的可能性。