基于人工智能的專利技術(shù)分析

楊 瀟

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心，成都 610213）

人工智能作為一個新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)正在逐漸融入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，成為融入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展各領(lǐng)域的新理念、新資源、新動力。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中指出，瞄準(zhǔn)人工智能等前沿領(lǐng)域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。隨著知識產(chǎn)權(quán)在市場競爭中發(fā)揮的作用日益凸顯，涉及人工智能的專利申請急劇增加，為深入貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)工作的決策部署，支撐關(guān)于“提高知識產(chǎn)權(quán)審查質(zhì)量和審查效率”的重要指示涉及的任務(wù)落實，針對人工智能領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析的報告如雨后春筍般出現(xiàn)，然而現(xiàn)有技術(shù)缺乏地域?qū)Ρ妊芯俊⑸暾埲祟悇e對比研究及技術(shù)構(gòu)成分析。本文從專利分析角度出發(fā)，分析人工智能相關(guān)的全球和國內(nèi)專利申請趨勢、主要申請人，以及技術(shù)構(gòu)成等，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 專利視角的人工智能發(fā)展?fàn)顟B(tài)分析

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文基于incopat 智能語義檢索分析工具，對涉及人工智能領(lǐng)域的專利申請的申請情況進(jìn)行了分析。在incopat 智能語義檢索分析工具中構(gòu)造檢索式：FULL=（人工智能or 深度學(xué)習(xí)or 機(jī)器學(xué)習(xí)or 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)or artificial intelligence or machine learning or deep learning or neural network），檢索時限截至2023 年8月29日，共獲得檢索結(jié)果1 010 763 條。

1.2 全球?qū)＠暾埛治?/h3>

1.2.1 全球?qū)＠暾堏厔莘治?/p>

圖1 展示出了人工智能領(lǐng)域全球?qū)＠暾埩堪l(fā)展態(tài)勢。從申請量的角度可以得出：2016 年以前屬于人工智能的萌芽時期；2016—2021 年期間人工智能相關(guān)專利申請量呈現(xiàn)快速增長，并于2021 年到達(dá)頂峰值180 477 項，這一時期屬于快速發(fā)展階段；2021 年之后雖然出現(xiàn)回落，但申請量仍保持在相對較高位置，說明相關(guān)技術(shù)趨于成熟。2016 年開始，世界各國將人工智能作為未來經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要驅(qū)動力，紛紛推出了相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策支持人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中，美國于2016 年頒布了《國家人工智能研究和發(fā)展戰(zhàn)略計劃》，歐盟委員會于2016 年提出了人工智能立法動議，英國于2016 年發(fā)表了《人工智能：未來決策制定的機(jī)遇與影響》。上述政策規(guī)劃使全球科研工作者將眼光聚焦于人工智能領(lǐng)域，進(jìn)行相關(guān)研究探索。

圖1 人工智能領(lǐng)域全球?qū)＠暾埩堪l(fā)展態(tài)勢

1.2.2 全球主要申請人

人工智能全球范圍內(nèi)專利申請的主要申請人及其申請量分布如圖2 所示，其中申請人中涉及2 個以上申請人的合作申請分別作為其中每個申請人的申請進(jìn)行統(tǒng)計。從圖2 中可以看出，排名前3 位的是國際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）、三星電子株式會社及我國的北京百度網(wǎng)訊科技有限公司。2011 年2 月17 日，IBM的超級計算機(jī)“沃森”（Watson）在美國某老牌知識問答電視節(jié)目中擊敗了人類選手，被譽(yù)為“21 世紀(jì)計算機(jī)科學(xué)和人工智能方面的偉大突破”。2011 年以后，Watson 飛速發(fā)展并在自動駕駛、日常商業(yè)活動及疾病研究和診斷領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，例如，在疾病研究和診斷領(lǐng)域，醫(yī)生輸入用戶的個人基本信息和病理數(shù)據(jù)、治療方案及病情發(fā)展等多項數(shù)據(jù)后，Watson 會快速輸出基于用戶信息定制的個性化治療方案，并且每種治療方案都會鏈接出處和依據(jù)，供醫(yī)生參考，通過Watson的應(yīng)用，已經(jīng)顯示出在醫(yī)療環(huán)境中人工智能比醫(yī)學(xué)專業(yè)人員要快很多。而IBM 新推出的AI 系統(tǒng)Project Debater 同樣擊敗了人類選手，可見Project Debater 的商業(yè)價值不可低估。2016 年，三星宣布收購Viv Labs，而Bixby 虛擬助手就是基于Viv Labs 的技術(shù)研發(fā)的。2018 年1 月，三星在CES 2018 展會上展示了三星Bixby 虛擬助手的最新功能，用戶僅需通過拍照即可識別食物類別并且計算出用戶所攝入食物的卡路里。2018 年5 月17 日，韓國消費電子與家電制造商三星電子宣布，為了打造家庭物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，該公司把旗下的人工智能語音識別系統(tǒng)Bixby 應(yīng)用到更廣泛的家電產(chǎn)品中。2018 年在Google 著名的“attention is all you need”之后，百度在2018 年開始布局屬于自己的聚類、機(jī)器學(xué)習(xí)、語義分析等一系列的相關(guān)專利。百度在人工智能的布局涵蓋了多個方面，包括語音識別、自然語言處理、圖像識別和智能駕駛等。百度將繼續(xù)加大在人工智能領(lǐng)域的投入，積極探索人工智能的應(yīng)用和創(chuàng)新，為用戶和社會創(chuàng)造更多的價值。

圖2 人工智能領(lǐng)域全球主要申請人及申請專利數(shù)量

1.2.3 專利申請/公開國家或組織機(jī)構(gòu)

圖3 為全球范圍內(nèi)的專利申請進(jìn)入并公開的國家或組織機(jī)構(gòu)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)反映了申請人對專利的市場布局。從圖3 中的分布情況來看，中國在人工智能的目標(biāo)市場中是申請量最大的國家，具有501 693 項專利。美國緊隨其后，2016 年10 月12 日，時任總統(tǒng)奧巴馬在白宮前沿峰會上發(fā)布《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備》和《國家人工智能發(fā)展戰(zhàn)略計劃》這2 份報告，成為美國AI 產(chǎn)業(yè)較為完整的初期規(guī)劃，其預(yù)測了人工智能技術(shù)可能給網(wǎng)絡(luò)空間帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并且提出了人工智能技術(shù)發(fā)展的7 個重點領(lǐng)域。截至2019年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，美國在關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)主題的51 640 項已發(fā)布專利申請中，16 896 項專利已授權(quán)，平均每項專利收到1.23 個答復(fù)。2017 年，據(jù)韓國信息通信技術(shù)振興中心發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，韓國人工智能相關(guān)專利申請數(shù)據(jù)居全球第三，刊載論文數(shù)量排世界第七，韓國信息通信技術(shù)振興中心表示，韓國在移動設(shè)備和無線通信方面的人工智能專利申請較為活躍，具備一定的數(shù)量基礎(chǔ)，但在近期熱門的機(jī)器學(xué)習(xí)方面，處于還需向其他發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)的階段。2021 年1 月，韓國知識產(chǎn)權(quán)局（KIPO）發(fā)布了與第四次工業(yè)革命有關(guān)的重要技術(shù)領(lǐng)域的《專利審查指南》，其中包括基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能的審查指南。

圖3 人工智能領(lǐng)域全球?qū)＠_國家/組織機(jī)構(gòu)

1.3 全國專利申請分析

1.3.1 全國專利申請趨勢分析

全國專利申請共有501 693項。圖4展示出了人工智能領(lǐng)域全國專利申請量發(fā)展態(tài)勢。可以看出，人工智能領(lǐng)域?qū)＠暾垙?016年開始大幅增長。這與2016年5月國家發(fā)改委、科技部、工信部及中央網(wǎng)信辦聯(lián)合發(fā)布的《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》有關(guān)，該方案的實施為我國人工智能發(fā)展的政策環(huán)境搭建開始預(yù)熱。2016年后，各地區(qū)為高度重視人工智能的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展在人工智能方面推出政策、謀劃布局，近年來，北京、上海等經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展城市圍繞人工智能發(fā)展和建設(shè)，相繼印發(fā)政策文件，發(fā)力搶占新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展高地，其中，北京市2017年中關(guān)村管委會發(fā)布了《中關(guān)村國家自主創(chuàng)新示范區(qū)人工智能產(chǎn)業(yè)培育行動計劃》、上海市2017年11月上海市人民政府辦公廳發(fā)布了《關(guān)于本市推動新一代人工智能發(fā)展的實施意見》、浙江2017年12月浙江省人民政府發(fā)布了《浙江省新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，這些政策措施的出臺夯實了人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。

圖4 人工智能領(lǐng)域全國專利申請量發(fā)展態(tài)勢

1.3.2 全國主要申請人

如圖5 所示，全國在人工智能領(lǐng)域排名前十的申請人分別為北京百度網(wǎng)訊科技有限公司、騰訊科技（深圳）有限公司、平安科技（深圳）有限公司、浙江大學(xué)、電子科技大學(xué)、清華大學(xué)、國家電網(wǎng)有限公司、華南理工大學(xué)、東南大學(xué)及華為技術(shù)有限公司。作為一家以技術(shù)立身的企業(yè)，百度積極響應(yīng)國家知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)政策、堅持培育高價值專利，加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和運用，開啟專利保護(hù)和運用的新篇章。2021 年10 月，知識產(chǎn)權(quán)解決方案提供商Questel 發(fā)布《全球深度學(xué)習(xí)專利全景報告》，聚焦近些年全球范圍內(nèi)深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的專利申請及發(fā)展?fàn)顩r。報告顯示，百度深度學(xué)習(xí)專利申請量近年來的增長率顯著高于全球平均值，僅2020 年就增加了4 倍，以2 522 項專利申請排名全球第一，并在語音識別、自然語言處理、知識圖譜和自動駕駛等深度學(xué)習(xí)的功能應(yīng)用領(lǐng)域，領(lǐng)先于國內(nèi)外主要人工智能科技公司。百度在人工智能創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為專利的過程中，注重從流程與實務(wù)培育高價值專利。2021 年百度的人工智能技術(shù)專利申請中，90%以上應(yīng)用到公司及第三方產(chǎn)品和服務(wù)中。2022 年5 月，騰訊混元AI 大模型在CLUE 總排行榜、閱讀理解、大規(guī)模知識圖譜3 個榜單同時登頂，一舉打破3 項記錄。2023 年初，騰訊公司董事局主席兼首席執(zhí)行官馬化騰明確指出，騰訊將大力投入建設(shè)人工智能的能力與云基礎(chǔ)設(shè)施，以擁抱基礎(chǔ)模型發(fā)展的趨勢。在自然語言處理領(lǐng)域，騰訊已經(jīng)推出了基于AI 技術(shù)的智能語音助手、智能翻譯等應(yīng)用。在計算機(jī)視覺領(lǐng)域，騰訊推出了人臉識別技術(shù)和圖像識別技術(shù)等應(yīng)用。在智能音樂領(lǐng)域，騰訊推出了基于AI 技術(shù)的音樂推薦和創(chuàng)作工具。在智能客服領(lǐng)域，騰訊也推出了智能客服機(jī)器人等應(yīng)用。根據(jù)中國平安年報披露，截至2022 年末，平安科技（深圳）有限公司專利申請數(shù)46 077 項，位居國際金融機(jī)構(gòu)前列。公司在人工智能、金融科技、數(shù)字醫(yī)療業(yè)務(wù)領(lǐng)域的專利申請數(shù)排名前三。2020 年，平安科技（深圳）有限公司在人工智能方面同時獲得SQuAD 2.0 及GLUE 兩大賽事國際第一。根據(jù)智慧芽發(fā)布的《2022年人工智能領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新指數(shù)分析報告》，平安科技（深圳）有限公司在人工智能領(lǐng)域?qū)＠C合指數(shù)為75.3，排名全球首位，細(xì)分賽道來看，平安科技（深圳）有限公司在圖像處理技術(shù)、微表情、智能問答等細(xì)分賽道技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢明顯。

圖5 人工智能領(lǐng)域全國主要申請人及申請專利數(shù)量

1.3.3 全國省市排名

由于人工智能和實體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展進(jìn)程的加快，人工智能科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新資源“北上”“難移”的趨勢逐漸明顯，各個創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)競爭格局開始顯現(xiàn)。從人工智能企業(yè)的區(qū)域發(fā)展側(cè)重點來看，京津冀地區(qū)以云計算、芯片為代表的基礎(chǔ)層和人工智能算法、機(jī)器學(xué)習(xí)代表的技術(shù)層企業(yè)較多，位列四大經(jīng)濟(jì)圈之首。長三角地區(qū)更側(cè)重于應(yīng)用層的發(fā)展，包括工業(yè)、金融、醫(yī)療等落地場景。

1.3.4 全國技術(shù)構(gòu)成

人工智能相關(guān)專利在國際專利分類號子類的分布如圖6 所示，國際專利分類號子類的分類注釋見表1。排名前3 的人工智能相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成分別為占比26.7%的G06N 子類“基于特定計算模型的計算機(jī)系統(tǒng)”，占比16.3%的G06F 子類“電子數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理”及占比13.8%的G06K 子類“數(shù)據(jù)識別與表示”，這3 類技術(shù)分支的占比大于50%，由此可見，人工智能專利相關(guān)的技術(shù)重點在于對電子數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的處理應(yīng)用。排名前7 位的子類占比達(dá)82.4%，主要涉及數(shù)字處理、數(shù)據(jù)識別、圖像處理、計算機(jī)系統(tǒng)及商業(yè)方法，說明人工智能技術(shù)在計算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。

表1 排名前7 位IPC 子類的分類注釋

圖6 人工智能領(lǐng)域全國技術(shù)構(gòu)成

2 結(jié)束語

本文對人工智能領(lǐng)域的專利進(jìn)行了分析，從人工智能領(lǐng)域的專利申請趨勢、重要申請人、技術(shù)構(gòu)成等角度出發(fā)進(jìn)行了分析，國內(nèi)外的人工智能相關(guān)專利目前正從快速發(fā)展期向成熟期過渡。從申請人類別來看，我國和美國是人工智能技術(shù)發(fā)展的最大專利來源地區(qū)和專利目標(biāo)市場地區(qū)，排名靠前的國內(nèi)外機(jī)構(gòu)均是電子電氣工程領(lǐng)域的科技公司，國外企業(yè)較為注重通用技術(shù)的專利布局，而國內(nèi)企業(yè)更注重人工智能在各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用布局。從技術(shù)構(gòu)成來看，計算機(jī)系統(tǒng)、電子數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理，以及數(shù)據(jù)識別與表示屬于三大技術(shù)熱點。基于上述分析，我國應(yīng)加快人工智能與實體經(jīng)濟(jì)的深度融合，推動人工智能與金融、政務(wù)、電信、醫(yī)療、教育和物流等眾多行業(yè)的融合，加強(qiáng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，培育人工智能市場，促進(jìn)人工智能的利用再上新的臺階。