基于專利視角的京粵兩地人工智能技術創新分析※

（廣東培正學院，廣東 廣州 510830）

進入新世紀以來，隨著大數據、云計算、深度學習等新一代信息技術的快速發展，人工智能技術也迎來新的突破，并在眾多行業中得到越來越廣泛的應用[1]。如今，人工智能已成為引領科技發展的重要驅動力，世界主要發達國家都把發展人工智能作為提升國家競爭力，維護國家安全的重大戰略。中國政府也高度重視人工智能的發展，自2016年以來發布了一系列促進人工智能發展的政策文件，并于2017將其上升為國家戰略。在中國中央政府的推動下，各地方政府也紛紛發布人工智能發展規劃與配套支持政策，截至2018年3月中國大陸31個省級區域中已有15個發布了人工智能規劃，其中有12個制定了具體的產業規模發展目標[2]，從而使中國人工智能得以飛速發展。中國人工智能雖然整體發展態勢良好，但是各地發展并不平衡，從省級區域來看，以京（北京）粵（廣東）兩地的發展最為迅速，目前無論在人工智能企業數量、產業的投資還是在專利申請量方面都處于全國領先地位，因此，京粵兩地人工智能的發展在全國具有引領作用。那么，京粵兩地人工智能技術發展狀況如何？各有什么特點和優勢？還有哪些短板需要彌補？這些都是京粵兩地的人工智能決策者必須面對的問題。

一、文獻綜述

現有對人工智能技術的研究主要集中在人工智能技術在某個具體行業的應用或影響，如翟雷和邢國春（2019）分析了人工智能技術在教育領域的應用[3]。張興旺（2017）探討了人工智能在圖書館進行信息推薦的運作模式[4]。劉春生等（2019）分析了人工智能在雷達對抗中的應用[5]。另外還包括人工智能技術在天線設計[6]、電力系統[7]、遙感技術[8]等方面的應用?；趯＠暯堑娜斯ぶ悄芗夹g研究主要著眼于人工智能整體技術分析，如趙蓉英等（2019）從專利引證角度研究了人工智能技術核心專利，并制定了專利布局策略[9]。王友發等（2019）通過繪制專利地圖并分析了人工智能的總體趨勢和技術熱點[10]。張振剛等（2018）從專利計量角度挖掘了人工智能關鍵技術、技術熱點與前沿領域[11]。尚未見有學者從專利的角度對我國不同區域人工智能技術創新進行對比研究，因此，本文從專利角度比較分析京粵兩地人工智能技術創新發展狀況，探索雙方技術創新的特點及差異，并揭示各自存在的不足，有利于兩地人工智能決策者進一步優化相關政策，提高資源配置效率，促進兩地人工智能更快、更好地發展。

二、指標選取與數據來源

專利文獻是記錄發明創造成果的重要載體，也是反映技術創新能力和實力的具有法律效力的文件，據世界知識產權組織統計，90%～95%的科技創新成果是以專利的形式體現出來，而且許多發明創造成果僅僅出現于專利文獻中[12],因此，它最能從本質上揭示技術創新的能力。從專利角度進行技術創新分析，需要考慮多個指標，本文在借鑒前人研究的基礎上，分別從專利總體情況、專利申請趨勢、技術生命周期等7個方面分析京粵兩地人工智能創新。

本文以中國專利檢索系統（CPRS）為數據來源。由于人工智能涉及范圍很廣，其技術涵蓋眾多領域，為了提高專利檢索的準確性和完整性，本文通過咨詢人工智能領域專家并進行試檢驗的方式來確定檢索式。通過往復幾輪的討論、咨詢與試檢驗，最后確定人工智能關鍵詞為:人工智能or模式識別or語音識別or圖像識別or虹膜識別or機器學習or智能處理器or認知計算or智能機器人or專家系統or智能搜索or智能駕駛or神經網絡or計算機視覺。檢索時間為2020年4月10日，專利申請日下限為2018年12月。由于專利從申請到公開有一定的時滯期，2018年的數據可能有部分未被收錄，然而，對本文的分析并不產生實質性影響。通過檢索并初步統計，發現2000年以前京粵兩地申請的人工智能領域專利都很少，因此本文的專利分析采用2000-2018年的數據。

三、結果分析

（一）專利總體情況分析

經過檢索與統計，2000-2018年京粵兩地人工智能技術專利申請總體情況如表1所示。

表1 京粵兩地人工智能技術專利總體情況統計

總體來看，京粵兩地人工智能技術在專利申請量、專利授權量、發明專利申請量和發明專利授權量等4種專利指標在全國均處于領先地位，其中，廣東除了發明專利授權量占全國總量的比例只有11%以外，其他3種指標占全國總量的比例均超過了15%，而北京地區則上述4種指標占全國總量的比例全部超過了15%，遙遙領先于國內其他省級區域，說明京粵兩地人工智能技術創新成果在國內處于領先地位。進一步比較京粵兩地的人工智能專利情況，發現廣東地區除了在專利申請總量超過北京外，在專利授權量、發明專利申請量和發明專利授權量都少于北京，特別是發明專利授權量幾乎只有北京的一半。由于專利授權量以及發明專利數量一定程度上體現了技術創新質量的高低，因此，廣東地區盡管技術創新數量超過北京，但是技術創新質量卻不如北京。

（二）專利申請趨勢分析

京粵兩地2000-2018年人工智能技術專利申請趨勢如圖1所示。

圖1 京粵兩地人工智能技術專利申請趨勢圖

從專利申請趨勢可以看出，2000-2018年，京粵兩地人工智能技術專利申請保持了相同的發展態勢，雖然兩地均從2000年之前就已經開始了人工智能技術的專利申請，但是其中絕大部分專利申請來自于2016-2018年，分別占了專利申請總數的70.1%（北京）和79.6%（廣東）。其中，2000-2011年，雙方的人工智能技術專利申請均經歷了較長時間的緩慢增長，專利平均年申請量不到100件，說明在此階段雙方的人工智能技術創新均處于起步階段，技術創新能力弱，創新成果少；2012-2015年，雙方的專利申請增長速度開始加快，平均年申請量超過400件，說明雙方的人工智能技術創新能力和創新水平有了進一步提高；從2016年開始，雙方人工智能專利年申請量開始爆發式增長，分別從2016年的1787件（北京）和1545（廣東）件，增長到2018年的4057（北京）件和5325件（北京），說明雙方的人工智能技術創新能力和創新水平都有了質的飛躍。

從專利申請增長速度來看，2000-2018年，京粵兩地人工智能專利申請年均增長速度分別為36%（京）和45.8%（粵），均高于全國33.0%的年均增長速度，相比之下，廣東地區的增長速度更快。2017年之前，廣東人工智能年專利申請數均少于北京，但是從2017年開始，廣東人工智能專利申請數開始超越北京，成為專利申請第一大省。由此可見，在人工智能技術起步階段和發展初期，廣東地區的技術創新能力和成果均弱于北京，但是隨著計算機、大數據、智能終端等一系列人工智能外圍相關技術的突破，人工智能的發展步入快車道，廣東地區憑借強大的經濟實力和良好的市場環境以及政府出臺的一系列促進政策的推動，其人工智能取得了長足的發展和巨大的進步，技術創新成果已超越北京處于全國領先地位。

（三）技術生命周期分析

專利技術生命周期是指在技術發展的不同階段中，專利數量與專利申請人數量的一般性的周期性規律［13］。通?？煞譃樗膫€階段，第一階段為技術萌芽階段，技術發展方向不明確，專利申請人和專利申請數都很少；第二階段為技術成長階段，技術方向基本明確，專利申請人和專利申請數開始持續增長，但是核心技術還有待突破；第三階段為技術成熟階段，技術方向明確，核心技術取得突破，專利申請人和專利申請數增長速度減慢，且有下降趨勢；第四階段為技術衰退階段，現有技術創新活動逐漸減緩，專利申請人和專利申請量開始快速下降，技術創新轉移到新的方向。

2000-2018年京粵兩地人工智能技術生命周期曲線圖如圖 2（a）、（b）所示。

圖2（a） 廣東人工智能技術生命周期曲線

圖2（b） 北京人工智能技術生命周期曲線

從圖 2（a）、（b）可以看出，京粵兩地人工智能技術生命周期曲線比較類似，均經過較長時間的技術萌芽階段后，從2016年開始，兩地人工智能技術專利申請量和專利申請人開始快速增長并持續至現在。由此可見，從2016年開始，京粵兩地人工智能技術整體上步入技術成長階段，而且就發展趨勢來看，目前均處于技術成長階段的早期，表明目前京粵兩地人工智能技術發展方向基本明確，但是核心技術尚未取得突破，應該進一步加大投資，使技術創新在現有方向上取得突破性進展。

（四）不同類型專利申請數量分析

我國專利分為三種類型，即發明專利、實用新型專利和外觀設計專利。其中，發明專利需要進行實質性審查，所以其技術創新水平和含金量要高于實用新型和外觀設計專利，更能代表一個組織的技術創新水平。另外，由于專利保護的地域性限制，通過PCT申請在多個國家獲得專利權保護，已經成為最重要的國際專利申請途徑。京粵兩地2000-2018年人工智能技術不同類型專利申請情況如表2所示。

表2 京粵兩地人工智能技術不同類型專利情況

從表2可知，京粵兩地在國內申請的專利中，發明專利所占比率都遠高于實用新型專利和外觀設計專利，說明兩地的人工智能技術創新大都著眼于具有一定技術含量的實質性研究，并且均取得了實質性成效。然而就京粵兩地對比來看，北京地區所申請的人工智能發明專利所占比（90%）遠高于廣東地區（78.9%），從而進一步說明了北京地區人工智能技術創新質量整體上要高于廣東地區。從京粵兩地人工智能PCT專利申請來看，兩地PCT專利占所申請專利總數的比例都不高（均沒超過10%），說明在兩地的技術創新中，具有國際先進水平和國際市場潛力的成果還比較缺乏，但是相對來看，廣東地區申請人工智能PCT專利所占比例（7.9%）高于北京地區（3.2%），說明廣東更注重專利的國際化保護，其技術創新的市場化程度更高。從校企合作專利申請來看，京粵兩地校企合作專利量都很少，其中，廣東地區校企合作專利只占專利申請總量的1.6%，北京地區的也僅占3.1%，由此可見，雖然京粵兩地所申請專利數量眾多，但是絕大部分專利都是高?；蚱髽I單獨申請，說明兩地人工智能技術創新仍以獨立創新為主，合作創新，特別是校企合作創新機制尚未建立起來，產學研合作還不夠廣泛和深入，因此，如何建立人工智能校企合作創新機制，充分利用雙方的優勢資源，加強校企雙方的廣泛、深入合作，是京粵兩地人工智能技術創新面臨的共同任務。

（五）法律狀態分析

在所有申請的專利中，只有有權專利才受到法律保護，有權專利的數量和比例能夠一定程度上體現所申請專利的質量水平。為了便于比較，本文將京粵兩地不同法律狀態專利所占比例與全國整體情況進行對比，具體如表3所示。

表3 京粵兩地及全國人工智能技術專利法律狀態情況

由表3可知，京粵兩地人工智能技術無權專利比例均低于全國的比例，由此可見這兩地所申請的專利整體質量要高于全國平均水平。再進一步對無權專利進行分析，其結果如圖3所示。由圖3可以看出，廣東地區無權專利中期限屆滿占比為1.1%，未繳納費、撤回、駁回和其他原因導致專利失效所占比例之為98.9%；北京地區無權專利中期限屆滿所占比例為1.5%，未繳納費用、撤回、駁回以及其他原因導致專利失效所占比例為98.5%，因此，總的來看，京粵兩地無權專利中因期限屆滿而失效的專利均占極小比例，絕大部分無權專利都是因未繳納費用、撤回、駁回而導致的，而這些原因所導致專利無權，要么不具備專利申請條件，要么不具有市場前景，說明這些技術創新本身是無效的，反而浪費了人力、物力和財力。因此，如何進一步提高人工智能技術創新的有效性，使技術創新成果真正具有新穎性、創新性和實用性，是京粵兩地面臨的共同任務。

圖3（a） 北京地區無權專利情況分布

圖3（b） 廣東地區無權專利情況分布

（六）申請人類別分析

將京粵兩地人工智能技術專利申請人按照企業、院校、個人和其他組織以及專利申請前10名的申請人進行分類統計，具體如表4、表5所示。

表4 京粵兩地不同類型組織申請人工智能技術專利情況

從表4可知，京粵兩地企業所申請的人工智能專利數所占比例分為65.7%和75.3%，都遠大于高等院校和其他組織，由此可見，京粵兩地均形成了以企業為主的人工智能技術創新體系，有利于技術創新的市場化導向。相對來看，廣東地區企業申請人工智能專利所占比例比北京地區高約10個百分點，說明廣東地區人工智能技術創新的市場化程度更高。再進一步從專利申請量前10名的申請人來看（表5），廣東地區有7家企業，3家大學，而北京有5家大學和1家研究所，4家企業，由此可見，雖然京粵兩地技術創新體系以企業為主，但是兩地高校的技術創新能力也不容忽視，特別是北京地區，由于集中了全國數量最多的重點高校，全國過半數人工智能骨干研究單位都聚集在北京，擁有模式識別國家重點實驗室、智能技術與系統國家重點實驗室、深度學習技術及應用國家工程實驗室等10余個人工智能國家重點實驗室，擁有得天獨厚的人工智能技術創新資源，因此，充分利用高校資源，加強產學研合作，是提升京粵兩地人工智能技術創新能力的重要途徑和手段。

表5 京粵兩地前10名人工智能技術申請人專利申請情況

（七）IPC技術分析

國際專利分類 (IPC)是目前國際通用的專利分類方法，通過IPC分析，可發現該領域專利的技術構成及當前主要創新機構關注的技術焦點。2000-2018年京粵兩地人工智能技術主要IPC領域專利申請情況如圖 4（a）、（b）所示。

圖4（a） 廣東地區人工智能技術主要IPC領域專利申請

圖4（b） 北京地區人工智能技術主要IPC領域專利申請

從圖 4（a）、（b）可以看出，京粵兩地人工智能的IPC分布比較相似，其專利申請數量呈階梯狀分布，大致可以分為三個層級。其中，GO6K、G06F處于最高層級，是雙方關注的最重要領域，涉及到數據識別和電數字數據處理技術，專利申請數要遠遠大于其他領域的專利數量；處于第二層級的是G10L、G06T、G06Q（北京還包括G06N）等幾個領域，涉及到語音識別和處理技術、數字圖像處理技術以及專門用于特定模型的計算機系統；處于第三層級的為H04L、H04N、G05B （廣東的為 B25J、北京的為G01N）等幾個領域，涉及到圖像通信技術、數字信息傳輸技術、一般的控制或調節系統等。進一步對上述領域的專利進行深入分析，發現上述技術大部分集中于商業應用層面（如智能語音導航、智能支付、商品智能推薦系統等），而在人工智能關鍵核心技術領域(芯片、底層算法、操作系統等)的專利比較缺乏，存在嚴重的“頭重腳輕”現象。

四、結論與建議

從專利申請和授權整體情況來看，京粵兩地人工智能技術專利都是以發明專利為主，而且專利申請和授權數量在全國都處于領先地位，其中，廣東地區專利申請數量高于北京地區，但是專利申請質量卻不如北京。從專利申請趨勢來看，2000-2018年京粵兩地人工智能技術專利申請保持了相同的發展趨勢，且專利申請年均增長速度均高于全國平均水平，其中，廣東地區增長速度更快。從技術生命周期來看，現階段京粵兩地人工智能均處于技術成長期，核心技術有待突破，未來還有較大的發展空間。雖然京粵兩地所申請人工智能技術專利數量眾多，但是PCT專利數量均很少，產學研合作還不夠廣泛和深入。京粵兩地都形成了以企業為主的人工智能技術創新體系，但是高校也具有較強的技術創新能力，應該充分加以利用。從技術創新領域來看，京粵兩地人工智能技術創新領域分布比較相似，目前技術創新重點集中于GO6K、G06F兩個領域，其次是 G10L、G06T、G06Q（北京還包括G06N）等幾個領域，處于第三層級的為H04L、H04N、G05B（廣東的為 B25J、北京的為 G01N）等幾個領域，但是上述技術大部分集中于商業應用層面，而在人工智能關鍵核心技術領域的專利比較缺乏，存在嚴重的“頭重腳輕”現象。

總的來看，目前京粵兩地人工智能技術創新能力和水平在全國處于領先地位，但是也都面臨著產學研合作不夠廣泛、技術創新不夠深入、核心技術有待突破、專利申請國際化不夠等問題。因此，首先，京粵兩地均要做好人工智能技術發展預測，明確未來人工智能技術發展方向，做好人工智能技術創新規劃。雖然目前京粵兩地人工智能技術整體上均處于技術成長階段，但是各細分領域的技術發展階段未必相同，某些領域如語音識別技術經過二十幾年的發展目前已經比較成熟，因此，要結合國內外各種信息，進一步深化人工智能技術發展預測，對各細分領域的技術進行準確的識別與判斷，識別各細分領域的技術發展階段，進而根據各自的特點和優勢做好人工智能技術發展規劃，明確未來技術主攻方向和重點領域。其次，京粵兩地均要加強人工智能技術創新合作。北京地區可以利用人工智能骨干研究單位和國家重點實驗室眾多的有利條件加強本地區產學研合作，做到資源共享、優勢互補。廣東地區可以利用毗鄰港澳的優勢開展粵港澳三地人工智能領域的科研合作，依托國家、粵港澳三地的重大科技項目以及粵港聯合創新資助計劃，整合創新力量，組織實施人工智能重大技術項目。另外，京粵兩地加強合作，利用廣東地區的市場優勢和北京地區的高校資源優勢，圍繞雙方共同關注的人工智能關鍵共性技術如芯片、傳感器、基礎軟件、行業軟件、操作系統和前沿基礎研究開展聯合攻關，爭取在前沿基礎理論和關鍵共性技術方面取得重大突破。第三，進一步提高兩地人工智能技術創新的質量，加強高質量專利的PCT申請，為相關企業的國際化發展打下技術基礎。鼓勵并支持兩地人工智能龍頭企業加快全球布局，加強與海外高水平大學、科研機構合作，設立一批海外研發機構、利用海外創新資源為國內人工智能創新發展服務。