專利視角下全球人工智能技術發(fā)展現(xiàn)狀

于申 楊振磊

摘 要：人工智能技術快速發(fā)展引發(fā)了全球廣泛關注，不僅促進了各行業(yè)轉型升級發(fā)展，更深入影響人民生活和工作，諸多國家已經將人工智能提高到國家戰(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)勢以及競爭力分布情況，揭示目前各主要國家人工智能發(fā)展情況及優(yōu)勢領域，以期對中國人工智能技術與產業(yè)的發(fā)展有所啟示。

關鍵詞：人工智能；全球競爭力；專利分析

中圖分類號：TP18 文獻標志碼：A 文章編號：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

人工智能是針對如何使計算機系統(tǒng)完成只有依靠人類智慧才能完成的任務的一門研究。從1956年人工智能概念首次在達特茅斯會議上正式提出以來，發(fā)展至今已超過半個世紀，隨著技術的更新迭代，人工智能對人類社會的影響力不斷增長，據研究，到2035年，人工智能可以使眾多發(fā)達國家的年度經濟增長率翻倍，并促進人與機器之間的新關系。

人工智能的快速發(fā)展引起了各國家前所未有的高度重視，當前世界主要發(fā)達國家圍繞人工智能的核心技術、頂尖人才、標準規(guī)范等強化部署，力圖在新一輪世界科技革命競爭中掌握主導權。而目前世界人工智能技術發(fā)展格局如何？中國在人工智能專利技術方面存在哪些優(yōu)劣勢？是本次研究探討的主要問題。

本次研究將人工智能的范圍聚焦在基礎層、技術層以及應用層三個層面，基礎層是指包括智能芯片、智能傳感器以及大數(shù)據和云計算在內的關鍵硬件和支撐技術；技術層是指包括算法模型、語音識別、機器視覺、自然語言處理、生物識別、人機交互等在內的應用技術；應用層是指人工智能與傳統(tǒng)行業(yè)或場景深度融合產生的應用場景，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域。

本次研究主要利用行業(yè)分析與專利分析相結合的研究方法，專利數(shù)據來源于德溫特（Derwent Innovation）全球專利數(shù)據庫，檢索方式基于上文確定的人工智能邊界，通過查閱國內外相關文獻以及研究報告，提取關鍵詞以及相關的專利分類號進行檢索。

2 人工智能專利競爭力分布情況

2.1 人工智能專利地域分布

目前中國與美國在專利方面形成雙寡頭局面，從數(shù)量上看中國人工智能專利申請領先于美國，達到28萬余項之多，位居全球首位，由此可知中國和美國是人工智能領域創(chuàng)新主體最關注的市場。日本、世界知識產權組織、歐專局、韓國、澳大利亞等國家或地區(qū)在人工智能領域專利申請量較大，但與中美存在一定差距。

2.2 人工智能創(chuàng)新空間轉移情況

將主要國家和地區(qū)的人工智能專利公開量逐年占比情況進行統(tǒng)計，從專利公開數(shù)量在全球空間上的分布來看，上世紀60年代開始，美國最先開始在人工智能專利領域布局，并在專利技術方面獨占鰲頭；80年代到90年代，日本加入戰(zhàn)場并快速發(fā)展，產業(yè)專利在全球空間上形成了第一次轉移；隨著日本第五代計算機的研發(fā)失敗，在人工智能領域的發(fā)展也開始進入疲軟期，進入21世紀后，日本本領域專利發(fā)展逐漸減緩，退出頭部陣營，而中國雖起步較晚，但人工智能專利發(fā)展勢頭迅猛，特別在2010年后，中國人工智能專利實現(xiàn)了跨越式增長，超越美國越居全球AI相關專利公開量首位，實現(xiàn)了產業(yè)專利研發(fā)在全球空間上的第二次轉移。

2.3 市場主要競爭者分布

通過對全球人工智能相關發(fā)明專利的申請機構統(tǒng)計，全球前20名申請機構主要為美國、日本、中國以及韓國企業(yè)。中國表現(xiàn)較為突出的機構為華為、國家電網、中興等，其中華為排名全球第十位。然而前三名仍然被國外機構占據，分別是IBM、三星以及微軟公司，IBM以接近兩萬的專利積累量占據榜首，成為市場專利領軍機構。由此可見，美、中、日、韓為人工智能市場主要競爭者。

2.4 人工智能相關技術專利控制力分布

對人工智能產業(yè)鏈三個層次專利優(yōu)先權國家分布的統(tǒng)計，并通過各國在人工智能產業(yè)鏈中的專利力量來反映各國對人工智能相關技術的控制力。產業(yè)鏈三層的專利主要分布在美國、中國以及日本三個國家中。

然而人工智能產業(yè)鏈各層中專利控制力分布不同，總體來看：美國在基礎層擁有絕對專利控制力，技術層呈現(xiàn)中美雙寡頭局面，應用層領域中國具備一定的專利控制力。

（1）基礎層主要涉及數(shù)據的收集與運算，這是人工智能發(fā)展的基礎，主要包括智能芯片、智能傳感器、大數(shù)據與云計算。美國的基礎層專利占據全球40%的份額，有著絕對的專利控制力，與隨后的中國和日本拉開了較大差距。（2）技術層是人工智能產業(yè)發(fā)展的關鍵領域。在基礎層構建的算力及數(shù)據的基礎上，通過建模、訓練及優(yōu)化，實現(xiàn)不同領域的功能算法。在技術層相關專利方面，中美雙方的專利布局數(shù)量不相伯仲，領先其他國家呈現(xiàn)雙寡頭局面。（3）應用層建立在基礎層與技術層基礎上，實現(xiàn)與傳統(tǒng)產業(yè)的融合發(fā)展以及不同場景的應用。隨著人工智能技術的快速發(fā)展，各傳統(tǒng)行業(yè)和應用場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)。中國在應用層技術開發(fā)方面表現(xiàn)亮眼，相關專利數(shù)量占據全球數(shù)量的37%，在應用層領域中國具備一定的專利控制力。

3 重點國家產業(yè)結構對比分析

本次研究選取人工智能專利的幾個主要優(yōu)先權國家——美國、中國、日本、韓國、德國，通過各國在人工智能產業(yè)鏈中的專利技術布局，來分析主要國家的人工智能產業(yè)發(fā)展特色。

3.1 美國

美國在人工智能專利方面發(fā)展最早，發(fā)展前期以基礎層引領的趨勢較為明顯，并在基礎層的芯片、傳感器等領域打下了堅實的基礎、取得了顯著的先發(fā)優(yōu)勢。發(fā)展后期才出現(xiàn)技術及應用層的快速趕超，總體來說，美國在產業(yè)鏈三層中發(fā)展較為均勻和全面，在專利方面呈現(xiàn)基礎層驅動，多領域協(xié)同發(fā)展的模式。

3.2 中國

中國相關專利發(fā)展起步較晚，由于政策原因在1985年后才出現(xiàn)相關專利，然而近年來發(fā)展勢頭強勁，產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)專利數(shù)量均高速增加。中國在應用層專利方面一直保持高速發(fā)展，但在發(fā)展初期階段基礎層創(chuàng)新較為薄弱，美國、日本等國家在此方面獲得了領先優(yōu)勢，隨著近幾年基礎層創(chuàng)新獲得了市場和政府的重點關注，相關專利申請量也出現(xiàn)了快速發(fā)展，近年來基礎層專利增長量已經超過美國躍居全球第一的位置。中國人工智能專利呈現(xiàn)出前期基礎薄弱、后期全面趕超的趨勢。

3.3 日本

日本人工智能專利布局較早，但在21世紀之后呈現(xiàn)出專利發(fā)展疲軟期。在產業(yè)發(fā)展早期，各個層面的專利都取得顯著的成果，隨著競爭者日漸增多，日本在基礎層以及技術層方面保持著一直以來的一定優(yōu)勢，而應用層專利發(fā)展則日漸被超越、競爭力明顯減退。日本人工智能專利呈現(xiàn)出技術驅動、發(fā)展趨緩的趨勢。

3.4 韓國

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

3.5 德國

德國作為在人工智能領域發(fā)展較為突出的歐洲國家，在人工智能領域發(fā)展時間早，上世紀八十年代德國成立了人工智能研究中心，但在人工智能專利數(shù)量上與美中日等國家仍有較大差距，從其專利布局結構來看，產業(yè)鏈三層發(fā)展較為平均，應用層專利布局略領先于其它各層。德國人工智能專利呈現(xiàn)布局較早、均衡發(fā)展的模式。

3.6 小結

總體來看，美國、日本和德國在人工智能專利方面發(fā)展較早，呈現(xiàn)出以基礎層創(chuàng)新驅動發(fā)展，隨后技術、應用層專利數(shù)量爆發(fā)的趨勢。而中、韓兩國起步晚，以應用層創(chuàng)新迅速趕超。綜合來看，以上五個人工智能專利技術主要國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用層專利領先發(fā)展的態(tài)勢，而基礎層專利除中國外都出現(xiàn)了一定的增速放緩。

4 結論

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以及發(fā)展格局來看，目前中國與美國在人工智能專利領域已經積累了一定優(yōu)勢。從數(shù)量上看，中國居于全球首位，而美國在芯片和傳感器等人工智能基礎層領域掌握專利控制力，并與其他國家拉開較大差距。中國優(yōu)勢在于將人工智能技術應用于終端行業(yè)與場景所產生的專利技術，在人工智能技術應用創(chuàng)新方面掌握較大的控制力。

4.2 美、日取得先發(fā)優(yōu)勢，中國實現(xiàn)后發(fā)趕超

美國、日本及以德國為代表的一些歐洲國家在人工智能領域的開拓方面起源時間較早，早期技術取得了先發(fā)優(yōu)勢，并針對一些基礎性關鍵技術進行了專利布局。而中國、韓國等國家起步較晚，前期發(fā)展緩慢但在進入21世紀后，中國在人工智能領域開始發(fā)力，從專利數(shù)量上看在短期內實現(xiàn)了爆發(fā)式增長，并快速反超。

4.3 企業(yè)能力方面，美國獨占鰲頭

人工智能是技術密集型產業(yè)，從全球范圍內企業(yè)在人工智能專利方面的布局可以看出，美國的IBM、微軟、高通等企業(yè)在專利以及產業(yè)方面都是業(yè)界龍頭，擁有較強的核心競爭力。相較美國，中國在人工智能企業(yè)能力方面稍顯薄弱，從專利技術來看，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)壟斷巨頭國家電網為代表，在人工智能領域的影響力和能力上與美國的科技巨頭還存在差距。

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