基于人工智能的專利技術分析

楊 瀟

（國家知識產權局專利局專利審查協作四川中心，成都 610213）

人工智能作為一個新興的技術產業正在逐漸融入經濟社會發展的各個領域，成為融入經濟社會發展各領域的新理念、新資源、新動力?！吨腥A人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》中指出，瞄準人工智能等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。隨著知識產權在市場競爭中發揮的作用日益凸顯，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、國務院關于知識產權工作的決策部署，支撐關于“提高知識產權審查質量和審查效率”的重要指示涉及的任務落實，針對人工智能領域的專利數據進行監測分析的報告如雨后春筍般出現，然而現有技術缺乏地域對比研究、申請人類別對比研究及技術構成分析。本文從專利分析角度出發，分析人工智能相關的全球和國內專利申請趨勢、主要申請人，以及技術構成等，為相關產業的發展提供參考。

1 專利視角的人工智能發展狀態分析

1.1 數據來源

本文基于incopat 智能語義檢索分析工具，對涉及人工智能領域的專利申請的申請情況進行了分析。在incopat 智能語義檢索分析工具中構造檢索式：FULL=（人工智能or 深度學習or 機器學習or 神經網絡or artificial intelligence or machine learning or deep learning or neural network），檢索時限截至2023 年8月29日，共獲得檢索結果1 010 763 條。

1.2 全球專利申請分析

1.2.1 全球專利申請趨勢分析

圖1 展示出了人工智能領域全球專利申請量發展態勢。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專利申請量呈現快速增長，并于2021 年到達頂峰值180 477 項，這一時期屬于快速發展階段；2021 年之后雖然出現回落，但申請量仍保持在相對較高位置，說明相關技術趨于成熟。2016 年開始，世界各國將人工智能作為未來經濟轉型發展的重要驅動力，紛紛推出了相關產業政策支持人工智能技術和產業的發展，其中，美國于2016 年頒布了《國家人工智能研究和發展戰略計劃》，歐盟委員會于2016 年提出了人工智能立法動議，英國于2016 年發表了《人工智能：未來決策制定的機遇與影響》。上述政策規劃使全球科研工作者將眼光聚焦于人工智能領域，進行相關研究探索。

圖1 人工智能領域全球專利申請量發展態勢

1.2.2 全球主要申請人

人工智能全球范圍內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行統計。從圖2 中可以看出，排名前3 位的是國際商業機器公司（IBM）、三星電子株式會社及我國的北京百度網訊科技有限公司。2011 年2 月17 日，IBM的超級計算機“沃森”（Watson）在美國某老牌知識問答電視節目中擊敗了人類選手，被譽為“21 世紀計算機科學和人工智能方面的偉大突破”。2011 年以后，Watson 飛速發展并在自動駕駛、日常商業活動及疾病研究和診斷領域廣泛應用，例如，在疾病研究和診斷領域，醫生輸入用戶的個人基本信息和病理數據、治療方案及病情發展等多項數據后，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，供醫生參考，通過Watson的應用，已經顯示出在醫療環境中人工智能比醫學專業人員要快很多。而IBM 新推出的AI 系統Project Debater 同樣擊敗了人類選手，可見Project Debater 的商業價值不可低估。2016 年，三星宣布收購Viv Labs，而Bixby 虛擬助手就是基于Viv Labs 的技術研發的。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，為了打造家庭物聯網生態系統，該公司把旗下的人工智能語音識別系統Bixby 應用到更廣泛的家電產品中。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、機器學習、語義分析等一系列的相關專利。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。百度將繼續加大在人工智能領域的投入，積極探索人工智能的應用和創新，為用戶和社會創造更多的價值。

圖2 人工智能領域全球主要申請人及申請專利數量

1.2.3 專利申請/公開國家或組織機構

圖3 為全球范圍內的專利申請進入并公開的國家或組織機構，這部分數據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，時任總統奧巴馬在白宮前沿峰會上發布《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能發展戰略計劃》這2 份報告，成為美國AI 產業較為完整的初期規劃，其預測了人工智能技術可能給網絡空間帶來的機遇與挑戰，并且提出了人工智能技術發展的7 個重點領域。截至2019年的統計數據，美國在關于機器學習主題的51 640 項已發布專利申請中，16 896 項專利已授權，平均每項專利收到1.23 個答復。2017 年，據韓國信息通信技術振興中心發布的數據顯示，韓國人工智能相關專利申請數據居全球第三，刊載論文數量排世界第七，韓國信息通信技術振興中心表示，韓國在移動設備和無線通信方面的人工智能專利申請較為活躍，具備一定的數量基礎，但在近期熱門的機器學習方面，處于還需向其他發達國家學習的階段。2021 年1 月，韓國知識產權局（KIPO）發布了與第四次工業革命有關的重要技術領域的《專利審查指南》，其中包括基于機器學習的人工智能的審查指南。

圖3 人工智能領域全球專利公開國家/組織機構

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域全國專利申請量發展態勢?？梢钥闯?，人工智能領域專利申請從2016年開始大幅增長。這與2016年5月國家發改委、科技部、工信部及中央網信辦聯合發布的《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》有關，該方案的實施為我國人工智能發展的政策環境搭建開始預熱。2016年后，各地區為高度重視人工智能的技術進步與產業發展在人工智能方面推出政策、謀劃布局，近年來，北京、上海等經濟高速發展城市圍繞人工智能發展和建設，相繼印發政策文件，發力搶占新一代人工智能創新發展高地，其中，北京市2017年中關村管委會發布了《中關村國家自主創新示范區人工智能產業培育行動計劃》、上海市2017年11月上海市人民政府辦公廳發布了《關于本市推動新一代人工智能發展的實施意見》、浙江2017年12月浙江省人民政府發布了《浙江省新一代人工智能發展規劃》，這些政策措施的出臺夯實了人工智能產業發展的基礎。

圖4 人工智能領域全國專利申請量發展態勢

1.3.2 全國主要申請人

如圖5 所示，全國在人工智能領域排名前十的申請人分別為北京百度網訊科技有限公司、騰訊科技（深圳）有限公司、平安科技（深圳）有限公司、浙江大學、電子科技大學、清華大學、國家電網有限公司、華南理工大學、東南大學及華為技術有限公司。作為一家以技術立身的企業，百度積極響應國家知識產權相關政策、堅持培育高價值專利，加強知識產權保護和運用，開啟專利保護和運用的新篇章。2021 年10 月，知識產權解決方案提供商Questel 發布《全球深度學習專利全景報告》，聚焦近些年全球范圍內深度學習領域的專利申請及發展狀況。報告顯示，百度深度學習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習的功能應用領域，領先于國內外主要人工智能科技公司。百度在人工智能創新成果轉化為專利的過程中，注重從流程與實務培育高價值專利。2021 年百度的人工智能技術專利申請中，90%以上應用到公司及第三方產品和服務中。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行官馬化騰明確指出，騰訊將大力投入建設人工智能的能力與云基礎設施，以擁抱基礎模型發展的趨勢。在自然語言處理領域，騰訊已經推出了基于AI 技術的智能語音助手、智能翻譯等應用。在計算機視覺領域，騰訊推出了人臉識別技術和圖像識別技術等應用。在智能音樂領域，騰訊推出了基于AI 技術的音樂推薦和創作工具。在智能客服領域，騰訊也推出了智能客服機器人等應用。根據中國平安年報披露，截至2022 年末，平安科技（深圳）有限公司專利申請數46 077 項，位居國際金融機構前列。公司在人工智能、金融科技、數字醫療業務領域的專利申請數排名前三。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。根據智慧芽發布的《2022年人工智能領域技術創新指數分析報告》，平安科技（深圳）有限公司在人工智能領域專利綜合指數為75.3，排名全球首位，細分賽道來看，平安科技（深圳）有限公司在圖像處理技術、微表情、智能問答等細分賽道技術創新優勢明顯。

圖5 人工智能領域全國主要申請人及申請專利數量

1.3.3 全國省市排名

由于人工智能和實體經濟融合發展進程的加快，人工智能科技產業創新資源“北上”“難移”的趨勢逐漸明顯，各個創新應用先導區競爭格局開始顯現。從人工智能企業的區域發展側重點來看，京津冀地區以云計算、芯片為代表的基礎層和人工智能算法、機器學習代表的技術層企業較多，位列四大經濟圈之首。長三角地區更側重于應用層的發展，包括工業、金融、醫療等落地場景。

1.3.4 全國技術構成

人工智能相關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 的人工智能相關專利技術構成分別為占比26.7%的G06N 子類“基于特定計算模型的計算機系統”，占比16.3%的G06F 子類“電子數字數據處理”及占比13.8%的G06K 子類“數據識別與表示”，這3 類技術分支的占比大于50%，由此可見，人工智能專利相關的技術重點在于對電子數字數據的處理應用。排名前7 位的子類占比達82.4%，主要涉及數字處理、數據識別、圖像處理、計算機系統及商業方法，說明人工智能技術在計算機領域的應用較為廣泛。

表1 排名前7 位IPC 子類的分類注釋

圖6 人工智能領域全國技術構成

2 結束語

本文對人工智能領域的專利進行了分析，從人工智能領域的專利申請趨勢、重要申請人、技術構成等角度出發進行了分析，國內外的人工智能相關專利目前正從快速發展期向成熟期過渡。從申請人類別來看，我國和美國是人工智能技術發展的最大專利來源地區和專利目標市場地區，排名靠前的國內外機構均是電子電氣工程領域的科技公司，國外企業較為注重通用技術的專利布局，而國內企業更注重人工智能在各行業領域的應用布局。從技術構成來看，計算機系統、電子數字數據處理，以及數據識別與表示屬于三大技術熱點?；谏鲜龇治?，我國應加快人工智能與實體經濟的深度融合，推動人工智能與金融、政務、電信、醫療、教育和物流等眾多行業的融合，加強技術成果轉化，培育人工智能市場，促進人工智能的利用再上新的臺階。