基于人工智能的专利技术分析

杨 潇

（国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，成都 610213）

人工智能作为一个新兴的技术产业正在逐渐融入经济社会发展的各个领域，成为融入经济社会发展各领域的新理念、新资源、新动力。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》中指出，瞄准人工智能等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。随着知识产权在市场竞争中发挥的作用日益凸显，涉及人工智能的专利申请急剧增加，为深入贯彻落实党中央、国务院关于知识产权工作的决策部署，支撑关于“提高知识产权审查质量和审查效率”的重要指示涉及的任务落实，针对人工智能领域的专利数据进行监测分析的报告如雨后春笋般出现，然而现有技术缺乏地域对比研究、申请人类别对比研究及技术构成分析。本文从专利分析角度出发，分析人工智能相关的全球和国内专利申请趋势、主要申请人，以及技术构成等，为相关产业的发展提供参考。

1 专利视角的人工智能发展状态分析

1.1 数据来源

本文基于incopat 智能语义检索分析工具，对涉及人工智能领域的专利申请的申请情况进行了分析。在incopat 智能语义检索分析工具中构造检索式：FULL=（人工智能or 深度学习or 机器学习or 神经网络or artificial intelligence or machine learning or deep learning or neural network），检索时限截至2023 年8月29日，共获得检索结果1 010 763 条。

1.2 全球专利申请分析

1.2.1 全球专利申请趋势分析

图1 展示出了人工智能领域全球专利申请量发展态势。从申请量的角度可以得出：2016 年以前属于人工智能的萌芽时期；2016—2021 年期间人工智能相关专利申请量呈现快速增长，并于2021 年到达顶峰值180 477 项，这一时期属于快速发展阶段；2021 年之后虽然出现回落，但申请量仍保持在相对较高位置，说明相关技术趋于成熟。2016 年开始，世界各国将人工智能作为未来经济转型发展的重要驱动力，纷纷推出了相关产业政策支持人工智能技术和产业的发展，其中，美国于2016 年颁布了《国家人工智能研究和发展战略计划》，欧盟委员会于2016 年提出了人工智能立法动议，英国于2016 年发表了《人工智能：未来决策制定的机遇与影响》。上述政策规划使全球科研工作者将眼光聚焦于人工智能领域，进行相关研究探索。

图1 人工智能领域全球专利申请量发展态势

1.2.2 全球主要申请人

人工智能全球范围内专利申请的主要申请人及其申请量分布如图2 所示，其中申请人中涉及2 个以上申请人的合作申请分别作为其中每个申请人的申请进行统计。从图2 中可以看出，排名前3 位的是国际商业机器公司（IBM）、三星电子株式会社及我国的北京百度网讯科技有限公司。2011 年2 月17 日，IBM的超级计算机“沃森”（Watson）在美国某老牌知识问答电视节目中击败了人类选手，被誉为“21 世纪计算机科学和人工智能方面的伟大突破”。2011 年以后，Watson 飞速发展并在自动驾驶、日常商业活动及疾病研究和诊断领域广泛应用，例如，在疾病研究和诊断领域，医生输入用户的个人基本信息和病理数据、治疗方案及病情发展等多项数据后，Watson 会快速输出基于用户信息定制的个性化治疗方案，并且每种治疗方案都会链接出处和依据，供医生参考，通过Watson的应用，已经显示出在医疗环境中人工智能比医学专业人员要快很多。而IBM 新推出的AI 系统Project Debater 同样击败了人类选手，可见Project Debater 的商业价值不可低估。2016 年，三星宣布收购Viv Labs，而Bixby 虚拟助手就是基于Viv Labs 的技术研发的。2018 年1 月，三星在CES 2018 展会上展示了三星Bixby 虚拟助手的最新功能，用户仅需通过拍照即可识别食物类别并且计算出用户所摄入食物的卡路里。2018 年5 月17 日，韩国消费电子与家电制造商三星电子宣布，为了打造家庭物联网生态系统，该公司把旗下的人工智能语音识别系统Bixby 应用到更广泛的家电产品中。2018 年在Google 著名的“attention is all you need”之后，百度在2018 年开始布局属于自己的聚类、机器学习、语义分析等一系列的相关专利。百度在人工智能的布局涵盖了多个方面，包括语音识别、自然语言处理、图像识别和智能驾驶等。百度将继续加大在人工智能领域的投入，积极探索人工智能的应用和创新，为用户和社会创造更多的价值。

图2 人工智能领域全球主要申请人及申请专利数量

1.2.3 专利申请/公开国家或组织机构

图3 为全球范围内的专利申请进入并公开的国家或组织机构，这部分数据反映了申请人对专利的市场布局。从图3 中的分布情况来看，中国在人工智能的目标市场中是申请量最大的国家，具有501 693 项专利。美国紧随其后，2016 年10 月12 日，时任总统奥巴马在白宫前沿峰会上发布《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能发展战略计划》这2 份报告，成为美国AI 产业较为完整的初期规划，其预测了人工智能技术可能给网络空间带来的机遇与挑战，并且提出了人工智能技术发展的7 个重点领域。截至2019年的统计数据，美国在关于机器学习主题的51 640 项已发布专利申请中，16 896 项专利已授权，平均每项专利收到1.23 个答复。2017 年，据韩国信息通信技术振兴中心发布的数据显示，韩国人工智能相关专利申请数据居全球第三，刊载论文数量排世界第七，韩国信息通信技术振兴中心表示，韩国在移动设备和无线通信方面的人工智能专利申请较为活跃，具备一定的数量基础，但在近期热门的机器学习方面，处于还需向其他发达国家学习的阶段。2021 年1 月，韩国知识产权局（KIPO）发布了与第四次工业革命有关的重要技术领域的《专利审查指南》，其中包括基于机器学习的人工智能的审查指南。

图3 人工智能领域全球专利公开国家/组织机构

1.3 全国专利申请分析

1.3.1 全国专利申请趋势分析

全国专利申请共有501 693项。图4展示出了人工智能领域全国专利申请量发展态势。可以看出，人工智能领域专利申请从2016年开始大幅增长。这与2016年5月国家发改委、科技部、工信部及中央网信办联合发布的《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》有关，该方案的实施为我国人工智能发展的政策环境搭建开始预热。2016年后，各地区为高度重视人工智能的技术进步与产业发展在人工智能方面推出政策、谋划布局，近年来，北京、上海等经济高速发展城市围绕人工智能发展和建设，相继印发政策文件，发力抢占新一代人工智能创新发展高地，其中，北京市2017年中关村管委会发布了《中关村国家自主创新示范区人工智能产业培育行动计划》、上海市2017年11月上海市人民政府办公厅发布了《关于本市推动新一代人工智能发展的实施意见》、浙江2017年12月浙江省人民政府发布了《浙江省新一代人工智能发展规划》，这些政策措施的出台夯实了人工智能产业发展的基础。

图4 人工智能领域全国专利申请量发展态势

1.3.2 全国主要申请人

如图5 所示，全国在人工智能领域排名前十的申请人分别为北京百度网讯科技有限公司、腾讯科技（深圳）有限公司、平安科技（深圳）有限公司、浙江大学、电子科技大学、清华大学、国家电网有限公司、华南理工大学、东南大学及华为技术有限公司。作为一家以技术立身的企业，百度积极响应国家知识产权相关政策、坚持培育高价值专利，加强知识产权保护和运用，开启专利保护和运用的新篇章。2021 年10 月，知识产权解决方案提供商Questel 发布《全球深度学习专利全景报告》，聚焦近些年全球范围内深度学习领域的专利申请及发展状况。报告显示，百度深度学习专利申请量近年来的增长率显著高于全球平均值，仅2020 年就增加了4 倍，以2 522 项专利申请排名全球第一，并在语音识别、自然语言处理、知识图谱和自动驾驶等深度学习的功能应用领域，领先于国内外主要人工智能科技公司。百度在人工智能创新成果转化为专利的过程中，注重从流程与实务培育高价值专利。2021 年百度的人工智能技术专利申请中，90%以上应用到公司及第三方产品和服务中。2022 年5 月，腾讯混元AI 大模型在CLUE 总排行榜、阅读理解、大规模知识图谱3 个榜单同时登顶，一举打破3 项记录。2023 年初，腾讯公司董事局主席兼首席执行官马化腾明确指出，腾讯将大力投入建设人工智能的能力与云基础设施，以拥抱基础模型发展的趋势。在自然语言处理领域，腾讯已经推出了基于AI 技术的智能语音助手、智能翻译等应用。在计算机视觉领域，腾讯推出了人脸识别技术和图像识别技术等应用。在智能音乐领域，腾讯推出了基于AI 技术的音乐推荐和创作工具。在智能客服领域，腾讯也推出了智能客服机器人等应用。根据中国平安年报披露，截至2022 年末，平安科技（深圳）有限公司专利申请数46 077 项，位居国际金融机构前列。公司在人工智能、金融科技、数字医疗业务领域的专利申请数排名前三。2020 年，平安科技（深圳）有限公司在人工智能方面同时获得SQuAD 2.0 及GLUE 两大赛事国际第一。根据智慧芽发布的《2022年人工智能领域技术创新指数分析报告》，平安科技（深圳）有限公司在人工智能领域专利综合指数为75.3，排名全球首位，细分赛道来看，平安科技（深圳）有限公司在图像处理技术、微表情、智能问答等细分赛道技术创新优势明显。

图5 人工智能领域全国主要申请人及申请专利数量

1.3.3 全国省市排名

由于人工智能和实体经济融合发展进程的加快，人工智能科技产业创新资源“北上”“难移”的趋势逐渐明显，各个创新应用先导区竞争格局开始显现。从人工智能企业的区域发展侧重点来看，京津冀地区以云计算、芯片为代表的基础层和人工智能算法、机器学习代表的技术层企业较多，位列四大经济圈之首。长三角地区更侧重于应用层的发展，包括工业、金融、医疗等落地场景。

1.3.4 全国技术构成

人工智能相关专利在国际专利分类号子类的分布如图6 所示，国际专利分类号子类的分类注释见表1。排名前3 的人工智能相关专利技术构成分别为占比26.7%的G06N 子类“基于特定计算模型的计算机系统”，占比16.3%的G06F 子类“电子数字数据处理”及占比13.8%的G06K 子类“数据识别与表示”，这3 类技术分支的占比大于50%，由此可见，人工智能专利相关的技术重点在于对电子数字数据的处理应用。排名前7 位的子类占比达82.4%，主要涉及数字处理、数据识别、图像处理、计算机系统及商业方法，说明人工智能技术在计算机领域的应用较为广泛。

表1 排名前7 位IPC 子类的分类注释

图6 人工智能领域全国技术构成

2 结束语

本文对人工智能领域的专利进行了分析，从人工智能领域的专利申请趋势、重要申请人、技术构成等角度出发进行了分析，国内外的人工智能相关专利目前正从快速发展期向成熟期过渡。从申请人类别来看，我国和美国是人工智能技术发展的最大专利来源地区和专利目标市场地区，排名靠前的国内外机构均是电子电气工程领域的科技公司，国外企业较为注重通用技术的专利布局，而国内企业更注重人工智能在各行业领域的应用布局。从技术构成来看，计算机系统、电子数字数据处理，以及数据识别与表示属于三大技术热点。基于上述分析，我国应加快人工智能与实体经济的深度融合，推动人工智能与金融、政务、电信、医疗、教育和物流等众多行业的融合，加强技术成果转化，培育人工智能市场，促进人工智能的利用再上新的台阶。