基于专利信息的近 20年人工智能国内外发展态势研究
徐 玲
(河南大学 马克思主义学院，河南 开封 475004)
摘 要： 以incopat专利数据为基础，采用专利计量方法研究了从1999年～2018年近20年的14 333条人工智能专利数据，分别从专利发明申请趋势、全球地域排名、技术构成、技术全球分布和申请人排名等多个层面进行了比较分析，从而揭示人工智能专利技术的研究现状，为相关职能部门制定发展策略提供参考与建议。
关键词： 人工智能；专利；Incopat
人工智能是由美国学者麦卡锡、明斯基于1956年美国达特莱斯学院举行的研讨会上提出[1]，经过几十年的发展，人工智能技术已成为多学科如神经生理学、数学、计算机科学、心理学、信息论等多学科交叉的学科，涉及指纹识别、机器视觉、智能控制、专家系统等具体应用。2016年，谷歌AlphaGo战胜围棋冠军李世石引起全球人的强烈关注，各国政府、企业和高校投入到人工智能的研究，在2017年的政府工作报告中，提出要加速培育和壮大人工智能在内的新兴发展产业，2019年政府工作报告中提出要深化人工智能等研发应用，同时美国、日本和欧盟等发达国家地区对人工智能做了研究计划。
根据知识产权组织分析统计，95%以上的科研成果以专利的形式公布于世[2]，一个国家专利的变化趋势代表该国的发展水平，因此对专利文献信息进行统计并加以利用，在今后的产业发展决策层面，可以对专利信息进行分析，了解不同区域之间的发展差距，指导今后的产业发展政策。James分析了中美两国的人工智能，认为两国有机会成为人工智能方面的“超级大国”[3]。在人工智能产业研究方面，陈军分析比较了中美两国的专利，从人工智能的基础研究、产学研资源体系、发展环境、国际化和人才的培养5个方面提出建议[4]；张振刚研究了人工智能技术专利的相关数据，分析了人工智能专利技术前沿和趋势[5]。然而，近20年全球人工智能技术的国内外发展态势研究并不多见。因此，笔者通过专利的角度研究人工智能发展的现状，分析国内外人工智能存在的差距，为相关产业的发展策略制定提供参考。
1专利数据来源及分析方法
本研究的数据来源为Incopat专利检索数据库，该专利数据库拥有1.2亿条，覆盖112个国家地区，48小时动态数据更新，具备中英文双语检索，实现中文输入，检索全球语言。因此使用Incopat作为专利数据库检索来源，进行专利检索，可以保证检索专利数据的可靠性。为了保证检索到专利的准确性，本文检索以人工智能作为标题或关键词，同时中英文检索，检索式为TIAB=“人工智能 or artificial intelligence”，检索时间2019年5月1日，时间跨度为1999年1月1日～2018年12月30日20年，共检索到14 333条数据。
笔者通过采用专利计量方法，对Incopt专利数据库收录的14 333条专利数据作为数据源进行分析，得出人工智能领域专利的发展态势、技术构成、技术全球分布、国内人工智能专利数量前十名的省市和专利技术申请人排名。
2人工智能专利信息分析
2.1 全球人工智能专利发展态势研究
图1为中国与全球人工智能专利近20年增长趋势，总体看中国专利数量增长趋势与世界基本相同。从1999年～2014年15年间，处于缓慢增长态势，中国人工智能专利数量从1999年的8件增加到2014年的267件，平均年申请量约为100件；同时全球人工智能专利数量从209件增加到612件，年平均申请量约为330件，全球专利数量约是国内数量的3.3倍。虽然这一时期中国与全球的专利数量都增长相对缓慢，但是中国的专利数量增长速度明显高于全球的增长速度，从开始的专利数量仅约占全球的3.8%，到2014年约占全球专利的43%。从2014年开始中国与全球人工智能专利都进入了快速发展的轨道,2018年中国的专利数量是2014年时的8.5倍，此阶段全球的专利数量是4.8倍。中国在这一阶段人工智能专利增长快速，从2014年占全球专利的43%增长到78%。根据以上数据分析人工智能产业发展，初期中国人工智能发展缓慢，后期发展快速，这与中国快速发展的科技和经济实力是离不开的。由图2全球人工智能专利地域排名来看，中国、美国和韩国是专利数量的前三位，中国的专利数量远远超过排在第二位、第三位的美国和韩国。排在第四位到第十一位的国家或地区组织分别是世界产权组织、日本、欧洲专利局、中国台湾、澳大利亚、印度、英国和加拿大。
通过查询并且按照IPC类进行统计分析，表1为人工智能重点领域技术分布表。图3为检索到的全球人工智能专利技术不同领域构成分布图，根据专利分布数量，G06F领域技术专利数量最多，占总专利的29%，该领域涉及到电数字数据处理。其次，G06N和G06Q领域技术专利数量分别排第二和第三位，并且这两项专利申请量非常接近，该领域涉及的技术领域包括计算机系统基于特定模型和专门使用行政、金融、商业、监督、管理和预测目的的数据处理方法或系统，前三位专利技术约占总专利数量的60%。除去前三位专利，其他专利技术涉及G06K，H04L、G05B、G10L、G06T、H04N、A61B和G09B。该领域涉及的技术领域包括数据表示、识别、记录载体与处理、数字信息传输、一般的调节或控制系统、监视或测试的单元或系统、语言合成或分析、识别，声音处理、语音、音频编码与解码、图像数据产生或处理、鉴定、外科、诊断、图像通信和演示或教育用具、教学或和盲、聋、哑人的通信用具、图表、地图、地球仪、天象仪和模型，约占总专利数量的40%。
SCR3000/4500型燃气竖炉是典型连续式高温熔铜设备。从热工的角度分析，在设计容量相同的前提下，圆筒形竖炉与矩形竖炉相比，炉内体积更大，炉子容积热强度更大，小时吨铜熔化率更高，且炉型结构便于安装燃烧器，有利于组织合理的炉内气流流动，热交换效率更高，吨铜能耗更低。采用炉顶加料口加料方式，可缩短装料时间，实现快速装炉操作，提高装料作业率。
图 1 1999年～ 2018年全球与中国人工智能专利发明申请趋势
图 2 1999年～ 2018年全球与中国人工智能专利全球地域排名
2.2 人工智能专利技术构成
翻转课堂中，学生是学习的主体，是一切教学活动直接作用的对象，也只有学生个体才能主动实现学习的过程，使教育教学活动产生效果。因此学习者的各类特征，“涉及智力因素和非智力因素两个方面。与智力因素有关的特征主要包括知识基础、认知能力和认知结构变量；与非智力因素有关的特征则包括兴趣、动机、情感、意志和性格”[10]，应作为翻转课堂教学设计的起点，为后续的各个环节提供依据。同时，一切以学习者特征为基础，无形中也确定了学生的主体地位，即翻转课堂教学设计模式中学习者特征分析更加具有无可比拟、不可忽视的重要意义。
图 3 1999年～ 2018年全球人工智能专利技术构成
表 1人工智能专利 IPC技术分布
图4为近20年人工智能专利技术在主要国家的分布，G06F技术领域在中国和其他主要专利申请国家都占数量最多，该领域涉及电数字数据处理；其次，中国的G06Q和G06N专利申请数量排第二位，该领域涉及专门用于行政、金融、商业、监督、管理、预测目的的数据处理方法或系统和计算机系统基于特定模型。与此同时，美国同样该两项专利技术排前两位，但是G06N领域专利技术超过中国，说明整体上中国与美国在人工智能技术领域的研究方向上基本上保持一致，中国在G06F和G06Q技术领域超过美国，但在G06N领域美国领先于中国。
2.3 人工智能专利技术全球分布
对关键词进行聚类分析，其中主题自然语言/控制装置/透明显示器最多，为164件；另外，关于约束规则/人工智能软件和行为控制/入侵检测/误报警相关的研究分别有157件和136件。其他主要研究还有：人工智能服务器/语音信息/语音识别、转换模型/反向传播神经网络/可接受性、遗传分析/医用吸引器/诊断和智能式/机器人/智能型等。
图 4 1999年～ 2018年人工智能专利技术全球分布
2.4 人工智能专利技术申请人排名
图5为世界专利申请数量排名前十位的申请人或机构，人工智能专利技术拥有者主要分布在中国、韩国和美国。其中国内有6家个人或机构进入前十位。前十位申请人中有2位是个人申请人，分别是中国的李宗诚和韩国的SON YUNG SUK，分别排名在第一和第六位。其中李宗诚的专利申请日都在2012年之前，主要分布在2002年、2003年、2004年、2011年和2012年；SON YUNG SUK专利都在2013年之前，主要分布在2002年、2003年和2004年，上述两位申请人近五年都没有人工智能有关的专利。同时申请量排在第2位的是中国的百度网讯，百度在线和百度网通申请的专利数量分别排在第五和第九位，说明百度的人工智能已经走在研究的最前端，百度已经具备竞争实力的人工智能提供商。同时中国的平安科技和国家电网进入前10名，分别排第四位和第八位。韩国有2家企业进入了前十位，三星电子和LG,专利申请量分别排在第三和第十位。美国的IBM公司排名第七位。
图 5 1999年～ 2018年人工智能专利申请人排名
3结束语
笔者通过对近20年人工智能专利进行统计分析，分析结果表明：①近20年人工智能专利研究热度很高，特别是2014年以来，中国专利申请量增速迅猛。②人工智能专利技术主要集中在GO6F、G06N和G06Q。关键词主要分布在自然语言/控制装置/明显示器、约束规则/人工智能软件、游戏/人工智能程序/游戏角色等。中国在G06F专利申请量占据主导地位，但在G06N领域需要加强投入与专利布局。③国内专利申请量直辖市北京、上海和东部沿海省份广东、江苏、浙江、山东进入申请量的前六名。内地省份专利申请量少，需要构建和发展人工智能产业环境，加强该领域的人才培养。④根据人工智能专利技术申请人排名，申请人前十名中国内占了六位，另外有韩国和美国。可见，中国、韩国和美国的技术创新能力都很高，其中百度目前是拥有最多专利数量的机构，其次是韩国三星。
信息化教学设计比赛，是在教师对现代教育思想和教学理念的准确理解与运用的基础上，遵循职业院校学生认知规律，科学、合理安排教学过程的各个环节和要素，在教师角色、教学内容、教学方法、互动方式、考核与评价等方面有所创新，在实际教学中应用效果突出。重点考察教师合理、充分运用信息技术、数字资源和信息化教学环境，解决教学难点，突出教学重点，系统优化教学过程，完成教学任务的能力。
[参考文献]
[1] 蔡自兴.明斯基的人工智能生涯[J].科技导报,2016,34(9):54～55.
[2] 王希民,龙小柱,张凤春,等.化学专利文献检索方法[J].化学世界,2008,(5):314～317.
[3] James V . China and the US are battling to become the world’s first AI superpower[EB/OL].https://www.theverge.com/2017/8/3/16007736/china-us-aiartificial-intelligence,2017-8-3.
[4] 陈军,张韵君,王健.基于专利分析的中美人工智能产业发展比较研究[J].情报杂志,2019,38(1):41～47.
[5] 张振刚,黄洁明，陈一华.基于专利计量的人工智能技术前沿识别及趋势分析[J].科技管理研究,2018,5(5):36～41.
中图分类号： G350
文献标识码： A
文章编号： 1007—6921(2019)21—0016—02
收稿日期： 2019-07-01
基金项目： 2019年度河南省社科联调研课题“大数据时代查新员数据素养教育理论构建与实践创新研究”(SKL-2019-926)。
标签：人工智能论文; 专利论文; incoPat论文; 河南大学马克思主义学院论文;