【专题 ：专利大数据挖掘与分析研究 】
专利引证分析及实证研究 *
●文庭孝 喻晓泉
(中南大学 长沙 410083)
[摘 要 ]专利引证分析是专利计量、专利分析和专利挖掘的重要内容，利用专利引文及引证关系发现核心专利、评估专利价值、确定技术研发方向等具有重要现实意义和应用价值。文章论述了专利引证的概念、类型、结构以及引证关系、引证原理和引证动机，并以从美国专利局下载的100篇虚拟存储技术专利的引文信息为基础进行了统计分析，从专利引证数量、专利引证类型、专利引证结构、专利引证动机等方面进行了实证研究。参考文献23。
[关键词 ]专利 专利引证 专利分析 专利引证分析 专利引证结构 专利引证动机
专利引证分析是一种专门且行之有效的专利分析方法。利用专利引文数据、引文结构、引文指标和引文关系等，可以推算相关技术领域的技术关联度，了解专利技术网状保护轨迹，显现技术发展趋势，进而帮助研发人员、竞争者寻找到相关领域的技术空白点[1]。因此，专利引证分析被广泛应用于技术创新、技术趋势预测、技术与学术评估、专利定价以及竞争对手分析等领域，是专利分析中不可或缺的组成部分[2]。此外，专利引证分析还可用于专利检索，利用引文之间存在的相互关联揭示专利文献之间潜在的关系，扩大专利检索范围，提供专利引文检索途径，从而提高专利检索质量和效率[3]。因此，专利引证分析方法和技术日益受到重视。
目前专利引证分析研究主要集中于专利引文数量、引证关系和引证指标及其应用等方面，对专利引证结构、引证动机、引证机理、引证网络、引证地图等方面的研究还不多[4]。本文试图以从美国专利商标局下载的100篇虚拟存储技术专利的引文信息为例，通过实证分析了解专利引证数量、引证结构、引证关系、引证动机等，以期对专利引证分析的深入研究有所裨益。
1 专利引证分析概述
在科学研究活动中，人们的智力劳动和科学创造行为不是孤立存在的，而是在前人的基础上不断总结经验、吸取教训，从而总结出自己的想法并付诸实施的过程[5]。科学研究过程是科学思想继承、发展、传播与创新的过程[6]。因此，作为知识劳动成果的科技文献(包括专利)，在内容上必然存在某种相互联系。正如英国著名学者齐曼(J N Ziman)所说，“没有一篇科学论文是孤立存在的，它是被深嵌在某学科的文献系列之中”。这种相互联系表现在科技文献上，则是科技文献之间的引用和被引用关系。引用文献(来源文献)和被引文献(参考文献)在内容上形成了科学思想继承、发展、传播和借鉴的轨迹。由于引文分析能够由外到内揭示出科学思想的关联性，探索科技文献的特征、结构、关系和分布规律，因此，被广泛应用于科技文献与科学信息分析以及科学研究活动规律的探索之中。
1.1 专利引文及其类型
(1)专利引文的概念。专利文献为了阐述专利技术，其中包含了一定数量的参考文献，即专利引文。中国国家知识产权局对专利引文的界定为：专利引文是指在专利文献中列出的与本专利申请相关的其他文献，包括专利文献和非专利文献。专利引文是专利引证分析的基础。
科学研究表明，科学知识具有明显的积累性和继承性，任何新技术的发现都是在先前技术的发展和分化中不断进行的，都是对先前技术的继承和发展。科学工作者在进行科学研究和发明创造时，都需要借鉴他人优秀的研究成果，从中汲取营养。从本质上来说，专利文献之间或专利文献与科学文献之间的相互引用是由科学发展和研究行为的自身规律所决定的[7]。引文由假定的“科学规范”所驱使，通过引用早期文献，承认新的发现，进而推动这种“规范化”发展[8]。专利是将科学知识转化为技术发明的最好诠释，是对该转化过程最清晰的认识。虽然专利申请时需要尽可能的回避现有技术，但是在专利文献中，参考信息仍不可缺少。专利文献中包含的引证关系实际上也是一种“引文链”，反映了专利技术创新发展趋势、专利知识溢出和扩散以及专利信息的流向，因而专利引文蕴含着巨大的价值。
动机是推动人从事某种活动，并朝着某个方向前进的一个内部动力，是为了达到一定的目的而采取一定措施的原因。引证动机是指特定对象为实现某种目标或达到某种目的而引用他人的观点或思想的一种内在行为活动，是客观存在的一种心理活动和行为活动[17]。专利引证动机对引证行为起着导向和驱使作用，引证动机不同，导致引证行为和引证结果存在差异。引证动机是引证分析的重要理论依据。
(2)专利引文的类型。由于专利引证动机不同，专利引文类型多样，结构和关系复杂。专利引文按照引证行为主体分为两类：一类是由专利发明人撰写专利说明书时列举的；一类是专利审查员在审查专利时列举的，存在于专利说明书扉页或检索报告中[9]。为显示其发明创造的新颖性和创造性，专利申请人倾向于引用自己早期的专利申请作为技术背景，或故意回避、不列举他人相似的专利与非专利文献。而专利审查员作为某一技术领域的专家，在审查专利文件时，往往会将被审查的专利申请与相关技术领域内相似或相近的在先公开的专利文献和科技文献进行对比，判断其新颖性和创造性，并客观的列出相关文献[10]。专利引文按照引证文献类型也分为两类：一类是专利文献，包括国外和本国的专利，为专利提供相关技术背景，说明与现有专利方法、设备的区别或验证数据和事实；一类是非专利文献，或称非专利引文，包括著作、论文、会议文件等[1]。
提问是大多数初中英语阅读课堂的必有环节之一，不仅可以激发学生学习英语的好奇心，也可以锻炼学生的分析能力以及解决能力，更可以活跃课堂气氛。英语老师可以在综合评估学生英语知识水平的基础上对不同层次的学生设置不同的问题，加强英语阅读课堂提问与学生知识水平的贴合度。
1.2 专利引证关系
在专利说明书撰写及专利申请过程中，已发表的专利或非专利文献可能因为相同的原因被其他专利申请人或者专利审查员所引用，由此形成了专利引证关系。专利引证关系有前向引证和后向引证两种类型，前向引证是指研究对象被在后申请的专利引证，后向引证是指研究对象引用在先发表的专利，如图1所示。相对于研究对象A而言，专利P1和P2是A的前向引证，而M1和M2是A的后向引证。
图1 专利引证关系示意图
1.3 专利引证分析
专利引证分析，也称专利引用分析、专利引文分析，是指综合利用数学和统计学，以及比较、抽象、归纳和概括等逻辑方法，对专利文献的引用或被引用现象进行分析，以揭示专利文献之间、专利文献与科学论文之间的相互关联的数量特征以及内在规律的一种文献计量研究方法[5]。
专利引证分析主要包括专利引证数量、引证结构(包括引证类型、引证时间、引证语种、引证地域等)、引证关系、引证网络、引证动机等分析，旨在从不同的维度对专利引文进行全面分析和认识。
由于专利引文数据易得到且格式规范，分析人员据此可有效建立专利引证模型，得出科学可靠的结论，因而使专利引证分析被广泛应用于寻找技术空白点、判断竞争对手、预测竞争者主要新产品、挖掘技术研发人员、评价新技术及开发成本和收益、提高专利检索质量、预测技术发展趋势、评估技术实力、分析知识关联、为企业提供战略定位服务等领域[11-16]。
2 专利引证动机分析
专利引证结构、特征、关系、分布与规律等皆与专利引证动机密切相关，受引证动机的影响和制约。
目前,肺炎是导致小儿死亡的主要因素之一,临床主要表现为咳嗽、呼吸困难等症状,这不仅严重威胁了患儿的身体健康以及生长发育,同时也给家庭、社会造成较大的负担,并使医患关系趋于紧张。常规的护理手段往往针对性较差,因此针对性护理模式逐渐受到人们的关注,它属于新型护理模式,它能够明显改善护理满意度,且有利于患者的快速康复,提高了医疗资源的合理利用率[1]。现报道如下。
2.1 专利引证动机的内涵
增强MRI联合CT扫描对良性和恶性骨肿瘤诊断准确性分别为95.24%和96.00%，明显高于CT扫描和增强MRI(P<0.05)，而增强MRI对良性和恶性骨肿瘤诊断准确性略高于CT扫描，但差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。
2.2 专利引证关系的形成机理
专利引文的形成是一个复杂的过程，是申请人和审查员共同行为的结果，受其心理活动和行为能力影响[18]。如图2所示。专利申请人根据自身需求，在撰写专利申请书时做出引证行为，形成专利引证关系。专利审查员在专利审查、筛选评判过程中，增加与专利申请相似的对比文献进行补充说明，使专利引文关联得到强化，两者汇聚形成了一篇专利说明书的引文信息。
图2 专利引证关系的形成机理
2.3 专利引证动机的类型
专利引证动机与引证主体高度相关，主体不同，引证动机不同。在专利申请阶段，申请人包括发明人、权利人、申请人、代理人、相关专家和律师等。在专利申请过程中拥有共同的利益和相同的目的，因此具有相似的专利引证动机。在此期间，申请人和审查员要进行多次技术交流，最重要的中介就是审查员检索到的对比文件。申请人一般会根据对比文件进行说明书的修改，直到最终审查结束。可见，审查员的专利引证行为在专利引证分析中具有更加不可忽视的作用。
美国是世界专利技术创新霸主，专利文献规范，著录事项齐全，信息公开全面，便于开展专利引证分析。本文以从美国专利局下载的100篇虚拟存储专利为例，从数量、结构、特征、分布等不同角度对专利说明书及其引文信息进行了统计分析，以揭示专利引证关系、引证动机和引证规律等。同时，运用Excel分别对这100篇专利的公开号、专利申请日期、专利授予日期、审查时间、专利类型代码、科技论文引文量、专利引文量及类型代码、申请人引用量及占比、审查员引用量及占比、审查员引用专利类型代码、引文发表时间、引文发表时间间隔、引文专利国别等信息进行统计。如表1和表2所示。
由于心理活动和行为活动的不同，引证动机又可分为积极的专利引证和消极的专利引证[4，5]。积极的专利引证常常可以使施引者和被引者都受益或者不损害任何一方的利益，专利申请人和专利审查员都存在着积极的专利引证动机。但消极的专利引证主要存在于专利申请人中[11]。为了应对市场竞争、保护核心专利、避免技术披露、迷惑竞争对手，或出于战略需要，有些专利申请人在撰写的专利申请书时会引用一些相关度较低的专利，或虽然引用但不列举、标注，从而达到迷惑专利审查员或者行业内竞争对手的目的，产生消极引用和虚假引用[19]。
(3)专利引文结构分析。专利引文结构分析是指专利引文时间跨度或间隔。从统计结果来看，专利引文时间跨度(从最早的引文到最近的引文之间的时间间隔)最短的为0年，仅一篇引文，且为专利审查员引文，最长的有71年，平均专利引文跨度为11.69年，专利引文较多地集中在10年左右。由此可以看出，虚拟存储技术领域的专利审查员和申请人倾向于引用近十年内的专利，说明该技术领域更新换代速度较快。但是从一些引文时差较大的专利来看，核心专利和基础专利被引频次较高，不受时间限制。
3 专利引证分析实证研究
3.1 数据来源、研究方法及研究目的
企业要想实现经济效益的最大化，则需要不断加强对其生产成本的控制。在电气企业的设计生产过程当中，需要保障电气自动化控制设备的可靠性，只有保障设备的可靠性，才能够在一定程度上降低企业的实际生产成本，实现企业经济效益。因此，在电气自动化控制设备的实际运营当中，电气企业要加强对设备的维护，定期对设备进行检查与保养，提升设备的安可靠性，充分发挥电气设备的效能，提高电气自动化控制设备的实际生产效率，进而降低企业的生产成本。
表 1专利引文信息采集样表
3.2 专利引文信息分析
(1)专利引文数量分析。通过引文统计分析发现，在选取的这100篇专利文件中，篇均专利引文35.62篇，专利引文最大值为140篇，最小值为2篇。类型代码为B1的专利引文量最少为1篇，最多有85篇，42篇含B1的专利篇均引文为25.21篇。类型代码为B2的专利引文量最少为2篇，最多有128篇，58篇含B2的专利篇均引文数为27.18篇。B1、B2的专利引文篇均小于总篇均引文量35.62篇和总专利篇均引文量26.54篇。专利引文中B1型专利在授权之前未公开，公开时间较短，比B2型专利引文量略少。在全部专利引文中，非专利引文量(科技文献)共908篇，最少的有0篇，最多的有129篇，篇均9.08篇非专利引文，专利引文共2 654篇，最少的有1篇，最多的有128篇，篇均26.54篇专利引文。专利引文量约为非专利引文量的3倍。如表3所示。
(2)专利引文类型分析。在对这100篇专利申请书的引文进行分析后不难发现，专利引文类型繁多，包括A、A1、B1、B2、E、S等美国专利以及WO、EP、JP、GB、CA等国际组织或国家专利。在100篇专利申请书中，有31篇专利申请书包含了除美国以外的国际组织或国家专利，占总数的31%，可见美国的技术创新开放程度较高。由于各国对专利新颖性和创造性判断标准不同，所以看似相关的技术其内涵可能差别较大。申请人为证明其新颖性和创造性，可能会更多地考虑选择和引用他国专利，从而降低其成果被无效的可能性。这也说明，在当今全球化和知识经济时代背景下，知识共享和交流日益频繁，只有借鉴他人经验，吸收他人优秀的研究成果，才能不断创新。同时，列举专利引文，也是尊重他人劳动成果、避免专利侵权诉讼的一种重要方式。
表 2专利引文类型及说明
表 3引文文献类型统计
由此可知，由于引用动机不同，专利引文数量差别巨大。从统计结果来看，一些引文较少的专利可能存在以下动机：一是积极因素，即该专利在相关技术领域的新颖性和创造性较高，没有其他可引相关专利；二是消极因素，即专利申请人为了某种目的，存在用而不引的情况，若审查员引文也很少，则可排除这一动机。同理，一些引文较多的专利，其引用动机可能为：一是该专利在相关技术领域内的新颖性和创造性不高，存在较多的在先专利；二是专利审查员在专利审查过程中，检索到较多对比文献，申请专利被无效的可能性较大；三是申请者为了提高专利申请通过的可能性，故意引用一些相关度较低的专利，存在消极引用、虚假引用现象[20]。
因此，专利引证动机分析不仅可以阐释施引专利和被引专利在相关技术领域的关联性，还可以初步判断专利的质量和价值，以及专利引证者的心理活动和行为活动。
动态规划(Dynamic Programming,DP)是运筹学的一个分支,是求解决策过程的最优化的数学方法,是一种强大的离散时间方法,可以为非凸最优控制问题提供全局解决方案[11].在实践中,需要对状态和控件进行离散化,从而产生一个网格,其中所涉及的变量只需要有限数量的离散值,对这些离散点进行成本计算.离散化越好,得到的解就越接近全局最优解.在离散化的情况下,用递归Bellman方程[12] (最优化原理)得到最优控制问题的解为
(4)专利审查时间分析。选取的100篇专利中，专利审查时间从一年到十年不等。从专利审查流程来看，专利从申请到初审、实质性审查，再到公开，周期一般为6个～18个月，采用“早期公开，后期审查”原则，审查时间不确定。为了统计分析方便，本文暂且将审查时间以4年为分界线。如表4所示。
小学英语教材中，每个单元都是一个独立的内容，但是单元之间又是有很强的联系的。如果在教学过程中，只注重所授单元的内容，就势必会影响到学生整体对知识的理解和掌握。因此，教师应该根据教学目标和学生实际，灵活地结合各单元之间的内容，来达到让学生更好掌握知识的目的。
图6表明，随着捕收剂用量的增加，三种矿物的上浮率都逐渐增加。捕收剂用量大于40 mg/L后，两种捕收剂对石英的捕收效果基本相似，小于40 mg/L时，油酸钠对石英的捕收性能稍好。对于绿泥石，在所研究的捕收剂用量范围内，CM-5对其浮选回收率都高于油酸钠，且随着捕收剂用量的增大，
表 4专利审查时间统计表
在100篇专利中，审查时间在4年及以下的专利有39篇，引文总数为691篇，篇均17.72篇；审查时间在4年以上的专利有61篇，引文总数为1963篇，篇均32.18篇。由此可知，审查时间较短的专利，其专利引文相应较少，说明其新颖性和创造性较高，更易通过审查。相反地，审查时间较长的专利，其专利引文也相应较多，说明其与相关技术领域的其他专利具有更多的相似性，借鉴了大量同行的优秀创造成果，新颖性和创造性不高，从而不易通过审查，甚至有可能被反复驳回复审。
(5)专利引证动机分析。从引证主体来看，美国专利引文分为专利申请人引文和专利审查员引文两类，所以在专利申请书扉页中，可以看到无“*”的专利引文和有“*”的专利引文，统计结果如下：在100篇专利申请书中，专利申请人引文最少的有0篇，最多的有122篇，篇均18.44篇；专利审查员引文最少的有0篇，最多的有35篇，篇均8.4篇。可见，美国专利申请书中并非每件专利申请书都一定包含专利申请人引文和专利审查员引文。
申请人引文可以帮助专利申请人较好地阐述其专利申请在相关技术领域的新颖性和创造性，证明其与行业内竞争对手的技术优势。而专利审查员引文则通过专利引文(对比文献)反证专利申请的新颖性和创造性，专利审查员引文多，则专利申请无效的可能性大。两者都属于积极的专利引用行为。反之，专利申请人引文会出现虚假引用、引而不用的消极行为。专利审查员则可能出现专利申请新颖性和创造性难判或误判现象。专利审查员还可能会存在对国外专利申请审查严于本国专利申请的情况，国外专利申请审查引文(对比文献)多于本国专利申请。
第一，专利申请人引文和专利审查员引文数量比较分析。统计申请人引文和审查员引文及比值，若比值大于1，则说明申请人引文量大于审查员引文量，反之，则说明申请人引文量小于审查员引文量。如表5所示。
表 5申请人引文和审查员引文统计
从表5可以看出，100篇专利申请书中，专利申请人引文多于专利审查员引文，与已被实证研究所验证的“审查员引文比申请人引文比例更高”的结论不一致，可能与样本量较小有关。因为专利申请人或代理人为了提高其专利申请的新颖性和创造性，可能会有意无意地避免引用本技术领域内的高度相关专利文献或非专利文献，而专利审查员则需要尽力找出该专利申请“该引未引”的相关文献，因此专利审查员引文量一般会高于专利申请人引文量。
专利引文统计发现，专利审查员引文具有以下特征：施引专利与被引专利具有确定的技术相关性，部分专利申请人引文也具备这一特征；格式统一规范，高度标准化；具有可获得性和数量优势。测量专利技术之间和专利权人之间的技术相关性，一直是专利检索、专利分析、专利挖掘、专利诉讼等实务工作中的重点和难点。随着专利数据和专利引文数据规模的扩张，专利大数据已经形成，人工统计和简单的工具处理都难以奏效，因此，引进数据挖掘和机器学习方法开展专利大数据挖掘与分析已成为必然趋势。借助先进技术挖掘专利审查员引文潜在价值具有重要意义：一是可以为专利诉讼提供证据；二是可以作为专利影响力和知识交流测量的工具；三是可用于企业潜在竞争或合作关系挖掘。
1.4 数据分析 试验数据统计和分析主要使用IBM SPSS Statistics 20.0，对数据进行ANOVA 方差分析，分析方法为LSD 两两比较和邓肯多重检验(Duncan’s Multiple Range Test，P≤0.05)。采用Origin 8进行图形绘制。
第二，专利申请人引文与专利审查员引文类型比较分析。专利申请人引文和专利审查员引文中专利引文和非专利引文统计结果如表6所示。
表 6申请人引文和审查员引文类型统计
不同类型的专利引文其引用目的不同。专利引文的引用目的为：提供技术背景；与现有技术相区分；标注与施引专利思想或概念相关的原始文献；验证数据和事实；提供索赔证据。非专利引文的引用目的为：反映当前学术状态；强调申请专利的新颖性和唯一性[21]。
由表6可知，不论是申请人引文还是审查员引文，专利引文篇均数都大于非专利引文。科技论文和专利文献具有很大的不同，分别代表着“科技理论”和“技术”[22]。而且，专利引用具有一定的法律性。尽管专利申请人和审查员在专利引用中出于不同的引证动机，但是都更偏向于引用在先发表的专利。从专利申请人来看，为了清晰阐述专利技术要领和技术特征，通常需要采用较成熟的在先技术来支撑其专利技术说明，而在这一方面，专利文献因其具有较科学论文格式更规范、内容更加详尽、法律效用更强等特点，可能更多地被专利申请人引用。专利引文还可以起到避免专利侵权诉讼、提高专利审查通过率等作用。此外，专利申请人也可能会在专利申请书中引用一些相关度较低的科技文献来混淆、蒙蔽、干扰审查员视线，掩盖其专利申请的低新颖性。从审查员来看，审查员就是要在不断地文献对比分析中，判断当前专利申请的新颖性和创造性，确定是否被授权。因此，既需要与在先发表的相似专利进行对比，也需要通过科学论文了解相关专利的技术要领[23]。
参 考 文 献
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Patent Citation Analysis and Its Empirical Study
Wen Tingxiao Yu Xiaoquan
(Central South University, Changsha, Hunan 410083, China)
Abstract Patent citation analysis is an important content of patent bibliometrics, patent analysis and patent mining, using patent citation and citation relationship to find the core patent, assess the patent value and determine the direction of technology development has important practical significance and application value. This paper discussed the concept, types, structure of patent citation, citation relationship, citation principle and citation motivation, and took the citation information of 100 virtual storage technology patents downloaded from the U.S. Patent Office as the basis for statistical analysis, carried out empirical research from the patent citation number, patent citation type, patent citation structure, patent citation motivation and so on. 23 refs.
Keywords Patent. Patent citation. Patent analysis. Patent citation analysis. Structure of patent citation. Motivation of patent citation.
* 本文系国家社科基金重点项目“面向企业技术创新的专利大数据挖掘与分析研究” (16ATQ008)研究成果之一。
[中图法分类号 ]G25
[文献标识码] A
[文章编号] 1003-7845(2019)02-0001-06
[引用本文 格式] 文庭孝，喻晓泉.专利引证分析及实证研究[J].高校图书馆工作，2019(2)：1-6
[作者简介 ]文庭孝，教授，现在中南大学信息安全与大数据研究院工作;喻晓泉，中南大学信息安全与大数据研究院2014级生物信息学本科生。
[收稿日期 ]2017-11-29
(宋小华 编发)
标签：专利论文; 专利引证论文; 专利分析论文; 专利引证分析论文; 专利引证结构论文; 专利引证动机论文; 中南大学论文;