专利视角下全球人工智能技术发展现状

1、    专利视角下全球人工智能技术发展现状    于申 杨振磊摘 要：人工智能技术快速发展引发了全球广泛关注，不仅促进了各行业转型升级发展，更深入影响人民生活和工作，诸多国家已经将人工智能提高到国家战略的高度。本研究从专利角度深入探究全球人工智能发展态势以及竞争力分布情况，揭示目前各主要国家人工智能发展情况及优势领域，以期对中国人工智能技术与产业的发展有所启示。关键词：人工智能；全球竞争力；专利分析：tp18 文献标志码：a ：2095-2945（2019）19-0027-02abstract： the rapid development of arti

2、ficial 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 stra

3、tegy. 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

4、 artificial intelligence technology and industry in china.keywords： artificial intelligence； global competitiveness； patent analysis1 概述人工智能是针对如何使计算机系统完成只有依靠人类智慧才能完成的任务的一门研究。从1956年人工智能概念首次在达特茅斯会议上正式提出以来，发展至今已超过半个世纪，随着技术的更新迭代，人工智能对人类社会的影响力不断增长，据研究，到2035年，人工智能可以使众多发达国家的年度经济增长率翻倍，并促进人与机器之间的新关系。人工智能的快速发

5、展引起了各国家前所未有的高度重视，当前世界主要发达国家围绕人工智能的核心技术、顶尖人才、标准规范等强化部署，力图在新一轮世界科技革命竞争中掌握主导权。而目前世界人工智能技术发展格局如何？中国在人工智能专利技术方面存在哪些优劣势？是本次研究探讨的主要问题。本次研究将人工智能的范围聚焦在基础层、技术层以及应用层三个层面，基础层是指包括智能芯片、智能传感器以及大数据和云计算在内的关键硬件和支撑技术；技术层是指包括算法模型、语音识别、机器视觉、自然语言处理、生物识别、人机交互等在内的应用技术；应用层是指人工智能与传统行业或场景深度融合产生的应用场景，主要包括智能医疗、智能安防、智能驾驶、智能制造以及智

6、能家居等领域。本次研究主要利用行业分析与专利分析相结合的研究方法，专利數据来源于德温特（derwent innovation）全球专利数据库，检索方式基于上文确定的人工智能边界，通过查阅国内外相关文献以及研究报告，提取关键词以及相关的专利分类号进行检索。2 人工智能专利竞争力分布情况2.1 人工智能专利地域分布目前中国与美国在专利方面形成双寡头局面，从数量上看中国人工智能专利申请领先于美国，达到28万余项之多，位居全球首位，由此可知中国和美国是人工智能领域创新主体最关注的市场。日本、世界知识产权组织、欧专局、韩国、澳大利亚等国家或地区在人工智能领域专利申请量较大，但与中美存在一定差距。2.2

7、人工智能创新空间转移情况将主要国家和地区的人工智能专利公开量逐年占比情况进行统计，从专利公开数量在全球空间上的分布来看，上世纪60年代开始，美国最先开始在人工智能专利领域布局，并在专利技术方面独占鳌头；80年代到90年代，日本加入战场并快速发展，产业专利在全球空间上形成了第一次转移；随着日本第五代计算机的研发失败，在人工智能领域的发展也开始进入疲软期，进入21世纪后，日本本领域专利发展逐渐减缓，退出头部阵营，而中国虽起步较晚，但人工智能专利发展势头迅猛，特别在2010年后，中国人工智能专利实现了跨越式增长，超越美国越居全球ai相关专利公开量首位，实现了产业专利研发在全球空间上的第二次转移。2.

8、3 市场主要竞争者分布通过对全球人工智能相关发明专利的申请机构统计，全球前20名申请机构主要为美国、日本、中国以及韩国企业。中国表现较为突出的机构为华为、国家电网、中兴等，其中华为排名全球第十位。然而前三名仍然被国外机构占据，分别是ibm、三星以及微软公司，ibm以接近两万的专利积累量占据榜首，成为市场专利领军机构。由此可见，美、中、日、韩为人工智能市场主要竞争者。2.4 人工智能相关技术专利控制力分布对人工智能产业链三个层次专利优先权国家分布的统计，并通过各国在人工智能产业链中的专利力量来反映各国对人工智能相关技术的控制力。产业链三层的专利主要分布在美国、中国以及日本三个国家中。然而人工智能

9、产业链各层中专利控制力分布不同，总体来看：美国在基础层拥有绝对专利控制力，技术层呈现中美双寡头局面，应用层领域中国具备一定的专利控制力。（1）基础层主要涉及数据的收集与运算，这是人工智能发展的基础，主要包括智能芯片、智能传感器、大数据与云计算。美国的基础层专利占据全球40%的份额，有着绝对的专利控制力，与随后的中国和日本拉开了较大差距。（2）技术层是人工智能产业发展的关键领域。在基础层构建的算力及数据的基础上，通过建模、训练及优化，实现不同领域的功能算法。在技术层相关专利方面，中美双方的专利布局数量不相伯仲，领先其他国家呈现双寡头局面。（3）应用层建立在基础层与技术层基础上，实现与传统产业的融

10、合发展以及不同场景的应用。随着人工智能技术的快速发展，各传统行业和应用场景与人工智能的融合持续加速，将彻底颠覆传统制造、医疗、教育等行业。中国在应用层技术开发方面表现亮眼，相关专利数量占据全球数量的37%，在应用层领域中国具备一定的专利控制力。3 重点国家产业结构对比分析本次研究选取人工智能专利的几个主要优先权国家美国、中国、日本、韩国、德国，通过各国在人工智能产业链中的专利技术布局，来分析主要国家的人工智能产业发展特色。3.1 美国美国在人工智能专利方面发展最早，发展前期以基础层引领的趋势较为明显，并在基础层的芯片、传感器等领域打下了坚实的基础、取得了显著的先发优势。发展后期才出现技术及应用

11、层的快速赶超，总体来说，美国在产业链三层中发展较为均匀和全面，在专利方面呈现基础层驱动，多领域协同发展的模式。3.2 中国中国相关专利发展起步较晚，由于政策原因在1985年后才出现相关专利，然而近年来发展势头强劲，产业链各环节专利数量均高速增加。中国在应用层专利方面一直保持高速发展，但在发展初期阶段基础层创新较为薄弱，美国、日本等国家在此方面获得了领先优势，随着近几年基础层创新获得了市场和政府的重点关注，相关专利申请量也出现了快速发展，近年来基础层专利增长量已经超过美国跃居全球第一的位置。中国人工智能专利呈现出前期基础薄弱、后期全面赶超的趋势。3.3 日本日本人工智能专利布局较早，但在21世纪

12、之后呈现出专利发展疲软期。在产业发展早期，各个层面的专利都取得显著的成果，随着竞争者日渐增多，日本在基础层以及技术层方面保持着一直以来的一定优势，而应用层专利发展则日渐被超越、竞争力明显减退。日本人工智能专利呈现出技术驱动、发展趋缓的趋势。3.4 韩国韩国在人工智能领域的专利布局较晚，前期注重基础层创新，近期基础层专利布局日渐减退，取而代之的是快速发展的应用层创新。与中国的发展趋势较为相似，韩国人工智能专利呈现出应用层创新引领的趋势。3.5 德国德国作为在人工智能领域发展较为突出的欧洲国家，在人工智能领域发展时间早，上世纪八十年代德国成立了人工智能研究中心，但在人工智能专利数量上与美中日等国家

13、仍有较大差距，从其专利布局结构来看，产业链三层发展较为平均，应用层专利布局略领先于其它各层。德国人工智能专利呈现布局较早、均衡发展的模式。3.6 小结总体来看，美国、日本和德国在人工智能专利方面发展较早，呈现出以基础层创新驱动发展，随后技术、应用层专利数量爆发的趋势。而中、韩两国起步晚，以应用层创新迅速赶超。综合来看，以上五个人工智能专利技术主要国家在人工智能专利方面虽然发展路径各有不同，但在近几年都显示出应用层专利领先发展的态势，而基础层专利除中国外都出现了一定的增速放缓。4 结论4.1 人工智能专利全球发展呈现“双寡头”局面从全球人工智能专利申请以及发展格局来看，目前中国与美国在人工智能专

14、利领域已经积累了一定优势。从数量上看，中国居于全球首位，而美国在芯片和传感器等人工智能基础层领域掌握专利控制力，并与其他国家拉开较大差距。中国优势在于将人工智能技术应用于终端行业与场景所产生的专利技术，在人工智能技术应用创新方面掌握较大的控制力。4.2 美、日取得先发优势，中国实现后发赶超美国、日本及以德国为代表的一些欧洲国家在人工智能领域的开拓方面起源时间较早，早期技术取得了先发优势，并针对一些基础性关键技术进行了專利布局。而中国、韩国等国家起步较晚，前期发展缓慢但在进入21世纪后，中国在人工智能领域开始发力，从专利数量上看在短期内实现了爆发式增长，并快速反超。4.3 企业能力方面，美国独占鳌头人工智能是技术密集型产业，从全球范围内企业在人工智能专利方面的布局可以看出，美国的ibm、微软、高通等企业在专利以及产业方面都是业界龙头，拥有较强的核心竞争力。相较美国，中国在人工智能企业能力方面稍显薄弱，从专利技术来看，入围全球前20的仅有三家，以通信业