涉及算法的专利申请文件的撰写技巧

杜 鹃 尹海霞

涉及算法的专利申请文件的撰写技巧

杜 鹃*尹海霞*

随着信息技术的发展，计算机技术已经大量运用于工农业生产等各个领域，并在不断地创造出新的结合运用模式。这一趋势使得越来越多的与“抽象方法”相关的专利申请出现，典型的如“涉及算法的发明专利申请”。对于“涉及算法的发明专利申请”，在撰写时最常遇到的问题和困难，主要就是权利要求请求保护的主题是否属于专利保护的客体。本文试图通过两个案例，从正反两个方面探讨如何才能撰写出一份满足《专利法》有关保护客体要求的专利申请文件。

算法 算法的应用 保护客体

首先，需要明确的是，本文中的“算法”是指数学运算方法。其次，“算法”属于人的思维运动，因此它具备不利用自然规律或者不受自然规律约束的特点。

涉及算法的专利申请可能存在的问题可以分为两类：第一类属于一般性问题，也就是所有专利申请都可能存在的问题，例如说明书的清楚完整性，请求保护的发明是否具备新颖性、创造性和实用性，权利要求的保护范围是否清楚适当。第二类属于特殊性问题，这类问题是与算法的特点紧密相关的，具体来讲，特殊性问题是指请求保护的发明是否属于专利保护客体的问题。如果权利要求的全部内容均为“算法”特征，也就是权利要求请求保护的是单纯的算法，那么这样的主题属于《专利法》第25条第1款第（2）项的智力活动的规则和方法，不属于《专利法》保护的客体。《专利审查指南》（2010版）中给出的求解圆周率和计算摩擦系数的案例均属于这类情形。如果权利要求的限定内容既包括算法特征又包括技术特征，例如权利要求涉及一种算法在具体工业领域的应用方法，该方法反映的是信息技术与传统工农业领域的新融合，是一种新的结合运用模式。目前，涉及算法的专利申请大多属于这种类型。由于这样的权利要求就整体而言不是一种智力活动的规则和方法，因此不应当依据《专利法》第25条排除其获得专利权的可能。但是，这类申请的最大撰写难点在于，如何将抽象的算法与具体的应用领域结合，以形成《专利法》保护的技术方案，满足《专利法》第2条第2款有关保护客体的要求。

一、相关规定梳理

下面，对有关权利要求请求保护的主题是否属于专利保护的客体的相关规定进行简单的梳理。

（一）权利要求请求保护的主题是否属于专利保护的客体

1.《专利法》第25条第1款第（2）项规定，智力活动的规则和方法不授予专利权

相应地，《专利审查指南》（2010版）第二部分第一章第4.2节给出了判断涉及智力活动的规则和方法的专利申请要求保护的主题是否属于可授予专利权的客体时应遵循的原则，其中，第一项原则为：“（1）如果一项权利要求仅仅涉及智力活动的规则和方法，则不应当被授予专利权。如果一项权利要求，除其主题名称之外，对其进行限定的全部内容均为智力活动的规则和方法，则该权利要求实质上仅仅涉及智力活动的规则和方法，也不应当被授予专利权。”在该项原则下，《专利审查指南》（2010版）列举了一些常见的该类发明，其中包括“数学理论和换算方法”。此外，《专利审查指南》（2010版）第二部分第九章第2节中规定：“如果一项权利要求仅仅涉及一种算法或数学计算规则，……则该权利要求属于智力活动的规定和方法，不属于专利保护的客体。如果一项权利要求除其主题名称之外，对其进行限定的全部内容仅仅涉及一种算法或者数学运算规则，……则该权利要求实质上仅仅涉及智力活动的规定和方法，不属于专利保护的客体。”也就是说，涉及单纯算法的发明属于智力活动的规则和方法。

《专利审查指南》（2010版）第二部分第一章第4.2节中还给出了判断涉及智力活动的规则和方法的专利申请要求保护的主题是否属于可授予专利权的客体时应遵循的第二项原则，具体为：“（2）除了上述（1）所描述的情形之外，如果一项权利要求在对其进行限定的全部内容中既包含智力活动的规则和方法的内容，又包含技术特征，则该权利要求就整体而言并不是一种智力活动的规则和方法，不应当依据《专利法》第二十五条排除其获得专利权的可能性。”此外，《专利审查指南》（2010版）第二部分第九章第2节中也给出了与此项原则一致的规定。

2. 《专利法》第2条第2款规定，发明是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案

相应地，《专利审查指南》（2010版）第二部分第一章第2节规定，未采用技术手段解决技术问题，以获得符合自然规律的技术效果的方案，不属于《专利法》第2条第2款规定的客体。

这里的“技术手段”“技术问题”和“技术效果”被称为“技术三要素”，若要满足《专利法》第2条第2款规定的客体要求，必须具备“技术三要素”。《专利审查指南》（2010版）还进一步限定，技术手段通常是由技术特征来体现的。技术方案是对要解决的技术问题所采取的利用了自然规律的技术手段的集合。

二、典型案例解析

现在，以两个涉及算法的专利申请为例，探讨一下这类专利申请文件在撰写上可能遇到的困难以及需要注意的问题。

【案例1】基于马尔科夫决策过程模型的生物芯片出错检测方法

（一）案情介绍

首先，什么是生物芯片？简单说，生物芯片就是在一块玻璃片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品，然后由一种仪器收集信号，用计算机分析数据结果。和电子芯片一样，生物芯片也是在微小的尺寸上具有海量的数据信息。电子芯片上是一个个半导体电子单元，而生物芯片上是一个个的生物探针分子。也就是说，生物芯片是一种小型化的生化试验片上系统，一个特定的生物芯片能够自动完成整个传统生化试验流程。但是这种生物芯片的每项操作都有一定的概率出错。

现有技术中有关生物芯片的各种操作出错检测的方式有通过摄像头监控点样，通过温度传感器监测温度，通过压力传感器检测点样针堵塞，通过流速传感器检测液体泄漏或堵塞，通过吸光度检测器检测微阀的操作是否恰当，通过频闪仪实时观测生物芯片操作的图像来判断阀是否正确开闭、液体泄漏、离心分离的异常等，也就是说现有技术中是采用传感器或检测器等硬件设备来对生物芯片的错误进行检测，这些仪器检测获得的数据是判断生物芯片操作中错误的决定因素。

该发明请求保护一种基于马尔科夫决策过程模型的生物芯片出错检测方法，是马尔科夫决策过程模型在生物芯片操作的出错概率的检测中的运用。如说明书所述，其要解决的问题是克服现有的微流体控制生物芯片的每项操作都可能出错而无法将有限的片上光学检测器分配给最需要检测的操作的缺陷。

该发明的独立权利要求1如下：

1. 一种基于马尔科夫决策过程模型的生物芯片出错检测方法，其特征在于，所述方法包括：

根据样本操作构建第一状态和第二状态；

通过所述第一状态和所述第二状态构建马尔科夫决策过程模型；

通过所述马尔科夫决策过程模型对所述第一状态和所述第二状态中的错误概率进行检测。

从属权利要求进一步限定了以下内容：

所述通过所述第一状态和所述第二状态构建马尔科夫决策过程模型包括：

遍历决策树对应的子树，所述子树包括多个节点；

获取所述节点对应的策略；

根据所述策略、当前自然状态的自信程度、当前自然状态转移到下一自然状态的收益和所述当前自然状态转移到所述下一自然状态的状态转移概率获取当前信用状态和下一信用状态之间的收益；

根据所述当前信用状态和所述下一信用状态之间的收益、所述当前信用状态和所述下一信用状态之间的转移概率和折扣系数获取期望收益的最大值；

根据所述期望收益的最大值确定最优策略。

从属权利要求中限定了如下公式：

从属权利要求还对上述公式中的参数进行了如下限定：

ρ（a，b）为所述当前信用状态和所述下一信用状态之间的收益；

T（s′，a，s）为所述当前自然状态转移到所述下一自然状态的状态转移概率；

τ（b′，a，b）为所述当前信用状态转移到所述下一信用状态的状态转移概率；

V*（b）为在t时刻所述期望收益的最大值；

b（s′）为所述下一自然状态的自信程度；

Ω（o，a，s′）为所述下一自然状态的观测概率，T（s′，a，s）为所述当前自然状态转移到所述下一自然状态的状态转移概率。

（二）案例解析

在该案中，马尔科夫决策过程模型是一种数学算法，它并不对生物芯片操作过程作直接检测，而是对检测数据作数据处理，而数学算法对检测数据作处理必须将检测数据与算法中的函数参数进行对应，也就是需要获得生物芯片的操作过程与算法的函数参数的对应关系。

上述权利要求涉及如何基于马尔科夫决策过程模型对生物芯片的操作过程进行出错检测，其中虽然记载了马尔科夫决策过程模型应用于生物芯片出错检测领域，但是仅仅是以一种宽泛的方法概括了一个“模型算法”和生物芯片出错检测领域的结合，因为缺少马尔科夫决策过程模型中各函数参数与生物芯片操作的检测数据的相互关联，这种结合过于抽象，因此，不认为该方案是应用在某一具体的技术领域中。并且，上述方案中的“第一状态”“第二状态”“决策树”“子树”“节点”“策略”“自然状态”“自信状态”“信用状态”“收益”等特征都是模型算法中的抽象概念，这种宽泛的限定导致其本身直接属于一种抽象概念，而并非结合了实际内容的具体概念，权利要求的方案仅仅停留在马尔可夫决策过程模型本身，停留在纯数学算法，停留在模型中各个参数本身的定义。因此，马尔科夫决策过程模型算法和其声称的应用领域（生物芯片出错检测）并没有达到紧密的结合，权利要求请求保护的主题是抽象的模型算法本身，也就是一种单纯的算法，其占先①此处的“占先”借鉴于美国联邦最高法院在Bilski案的判决中针对“抽象方法”相关申请提出 “算法独占性”的理论。数学算法或原理本身属于科学研究中的基础理论，一方面，由于这些基础理论是所有应用学科的研究基础，如果对其进行专利保护，则将使得专利权人获得某种基础原理的独占权，从而对所有需要采用该基础原理的应用学科的技术创新与发展带来不利影响。另一方面，任何国家或地区的专利法，都会对可专利的对象进行限定，这些限定无一例外地都排除了对抽象概念或智力活动规则进行授权。而数学算法与原理本身是一种典型的人类智力活动的规则和方法的延伸，也是一种抽象的概念和理论，因而，在主要国家和地区的专利审查中都对这类申请不给予专利保护。了算法的所有实质性特定应用，因此属于智力活动的规则和方法，不属于专利保护的客体。

（三）案件提示

（1）根据《专利审查指南》（2010版）第二部分第九章第2节的规定，“如果一项权利要求除其主题名称之外，对其进行限定的全部内容仅仅涉及一种算法或者数学运算规则，……则该权利要求实质上仅仅涉及智力活动的规定和方法，不属于专利保护的客体”，也就是说，涉及单纯算法的发明专利申请属于智力活动的规则和方法，不属于专利保护的客体。

具体到该案，在判断权利要求请求保护的方案是否智力活动的规则和方法时，不能仅仅从文字层面来判断该申请是否应用于特定技术领域，更应当从实质内容上进行分析。权利要求必须作为一个整体进行考虑，不应当将其进行拆分，并刻意忽略其中某一部分。对于如该案这样，权利要求是数学算法的应用方法时，数学算法应当与应用领域紧密结合。如果仅仅是声称应用于某一技术领域，或者是以一种宽泛的方式描述了算法与技术领域的结合，而没有清楚地表明解决方案中各步骤与该技术领域中相应物理实现的对应关系，则该方案仍然属于智力活动的规则和方法。

（2）就该案而言，专利申请文件应该如何撰写才能满足专利法有关保护客体的要求和说明书清楚、完整地描述请求保护的发明的要求呢？笔者认为，首先，权利要求书应当清楚地表明解决方案中各步骤以及各函数参数与具体的技术领域中相应物理实现的对应关系，各个参数要结合具体的技术领域，有领域、有指向，不能仅仅是名义上进行生物芯片出错检测，而实质没有任何具体的限定。其次，说明书不仅要记载具体的技术领域，还要将马尔科夫决策过程模型中各函数参数与生物芯片操作的检测数据关联起来，使得所属技术领域的技术人员按照说明书记载的内容，就能够实现基于马尔科夫决策过程模型的生物芯片出错检测。

【案例2】一种纵向抽样型可靠性鉴定试验方法

（一）案情介绍

可靠性鉴定试验是为了鉴定产品与规定的可靠性要求是否一致，由订购方、第三方用有代表性的产品在规定条件下所作的试验，是产品批量定型、量化生产的重要前提和依据。可靠性鉴定试验是根据抽样理论制定出来的抽样方案。一般是横向抽样，例如从10 000个中抽取100个，进行连续试验，试验指标是计时型指标，比如说平均故障间隔时间，即用多长时间坏1次。

作为该案中可靠性鉴定试验的对象，船用吊艇架是在船上用来放下和吊起救生艇或工作艇的专用设备。对于船用吊艇架这类大型船用机电产品，通常不具备足够数量的抽取样本（一般每种类型仅有几个或几台），且正常使用属于间歇性工作（0.5～1次/天），如果在实验室进行完整连续的可靠性鉴定试验，若MTBF＝2 000，0.5h/次，则至少需要进行4 000次试验，这是任何吊艇架都无法承受的工作强度。因此，吊艇架不可能像家具合页等产品的质量测试那样在实验室连续的起吊，进行可靠性测试。

该发明针对现有技术中存在的受试产品批量小且试验成本日益提高、产品可靠性指标的确定存在困难、尚不掌握确定这类产品可靠性指标的方法和模式等问题，提出要解决的技术问题是：如何在受试产品数量极少、受试产品的正常使用属于间歇性工作，且单次使用时间短的情况下进行可靠性鉴定试验。

该发明的发明构思体现在两个方面：一是通过将从批量产品抽取部分产品的横向抽样方法变成从产品的整个寿命周期的使用次数中抽取部分使用次数作为试验样本的纵向抽样方法解决如何选择样本的问题；二是通过将计时型指标（平均故障间隔时间）变成计数型指标（平均故障间隔次数）解决如何选择可靠性指标的问题。

在该发明方案中有几个参数是很重要的，其中，针对计数型指标（平均故障间隔次数MNBF）设置了上下限值，即SV（平均故障间隔次数的合格规定值）和MAV（平均故障间隔次数的最低可接受值）。另外两个重要的参数是表征研制方风险的α和表征使用方风险的β。②抽样检验是从总体N中抽出一部分使用次数的样本，根据n个样本试验的结果来判断总体N的可靠性是否符合要求，其本质是以事物的局部来代表事物的全局。因而不可避免地会带来判断上的两种错误：可能将合格的总体判断为不合格而拒收（生产方风险率α）；也可能将不合格的总体判为合格而接收（使用方风险率β）。 一个好的抽检方案应当具有如下特点：当总体可靠性较好时，保证以高概率接收，即生产方风险率α很小；当总体可靠性坏到某个规定限度时，保证以高概率拒收，即使用方风险率β很小。在本领域中，α和β通常是在试验开始前，由研制单位与使用单位通过合同规定，一般来说α＝β。

该发明的独立权利要求1如下：

1. 一种纵向抽样型可靠性鉴定试验方法，用于对船用吊艇架进行可靠性鉴定试验，其特征在于，包括以下步骤：

1）选择试验样本，选用单个受试产品，将所述产品的预期总使用次数作为抽样整体，记为N，选取某一段时间内的使用次数作为一个抽样样本，记为n；

2）确定试验指标，所述试验指标为计数型指标MNBF，所述试验指标MNBF的合格规定值SV和最低可接受值MAV通过受试产品的寿命周期、使用强度、单位时间内允许的故障次数进行确定；

3）确定SV值和MAV值之后，按照公式p0＝1/SV和p1＝1/MAV，计算得到受试产品的合格水平p0和不合格水平p1，然后按照公式d＝p1/p0确定鉴别比d；

4）确定研制方风险α和使用方风险β；

5）确定试验方案，根据参数α、β、p0、p1和d，通过计算法确定具体试验方案 （n，c），其中c为允许的试验不成功次数；具体步骤为：首先确定α与β，然后将选定的α与β代入下列（3）、（4）式，引用（1）或（2）式并使其同时成立而解得的n和c即为所需的试验参数：

其中，q为产品可靠使用的概率，q=1-p。

（二）案例解析

1. 权利要求请求保护的主题是否属于智力活动的规则和方法

首先，权利要求中不涉及数学算法的步骤，例如以单个受试产品的平均故障间隔次数作为计数型指标、可靠性指标平均故障间隔次数的合格规定值SV和最低可接受值MAV的确定思路等步骤作为算法与吊艇架可靠性鉴定这个具体的应用领域之间紧密关联的桥梁，无法从整体方案中剥离出来，如果将其剥离出来，后面确定的试验方案中的数学计算就将失去意义。

其次，四个参数SV、MAV、α、β根据产品的实际使用情况、用户需求、研制方和用户能够接受的风险程度确定，这些参数并不是随意确定的，是和产品的实际情况密切相关的。

最后，权利要求是以具体的方式进行描述的，其所寻求保护的对象不是抽象的数学公式本身，保护的范围仅仅是利用数理统计计算公式获得试验参数的过程，没有占先所述数理统计计算公式的所有实质性特定应用。

权利要求1涉及吊艇架可靠性鉴定领域中如何获得总试验次数n和允许故障次数c的纵向抽样型可靠性鉴定试验方法，该方法是将抽象的数理统计计算方法应用到了一个具体的吊艇架可靠性鉴定领域，其中的数理统计计算方法与吊艇架的可靠性鉴定试验密切关联，是数学算法在特定应用领域的具体应用。因此，权利要求1请求保护的主题不属于智力活动的规则和方法。

2. 权利要求是否符合《专利法》第2条第2款的规定

该发明所解决的技术问题是：如何在受试产品数量极少且受试产品的正常使用属于间歇性工作（即单次使用时间短）的情况下进行可靠性鉴定试验。

采取了如下的技术手段：

（1）提供了此类产品试验样品和可靠性指标类型的选择方式：选择单个受试产品，将现有技术的计时型指标（平均故障间隔时间）改为计数型指标（平均故障间隔次数）。

（2）给出了可靠性指标的确定模式和计算方法，包括其上下限的确定模式和计算方法：合格规定值SV（1/p0）和最低可接受值MAV（1/p1） 。

（3）设计试验方案：在以上技术手段的基础上，根据上述可靠性指标和数理统计原理，通过计算法确定总试验次数n和允许故障次数c。

获得了提高可靠性鉴定试验的可信度技术效果。

因此，该案的权利要求1具备技术三要素，属于《专利法》第2条第2款规定的客体。

（三）案例提示

在判断涉及算法的发明专利申请请求保护的主题是否属于智力活动的规则和方法时，笔者认为，可以从以下三个方面考量：

首先，必须将权利要求作为一个整体进行考虑，不应刻意忽略其中某一部分。

其次，算法必须应用于特定技术领域，并与特定物理实现紧密的结合，这种结合必须紧密到该权利要求中不涉及算法的步骤无法从整体方案中剥离出来。③WILLIAM C．ROWLAND，WEIWEI Y．STILTNER，任庆涛． Bilski v． Kappos——关于美国商业方法专利和软件专利的最新评论[J]．中国知识产权，2010（8）：57-60．

最后，权利要求必须以具体的方式进行描述，不能够占先算法这种“抽象方法”的所有实质性的特定应用，其判断标准是该权利要求是否将完全独占所述抽象方法，以至于其所寻求保护的对象是抽象的数学公式本身。

三、小 结

（1）在判断涉及算法的发明专利申请请求保护的主题是否属于智力活动的规则和方法时，可以从以下三个方面考量：

① 权利要求必须作为一个整体进行考虑，不应刻意忽略其中某一部分。

② 算法必须应用于特定技术领域，并与特定物理实现紧密的结合，这种结合必须紧密到该权利要求中不涉及算法的步骤无法从整体方案中剥离出来。

③ 权利要求必须以具体的方式进行描述，不能够占先算法的所有实质性的特定应用，其判断标准是该权利要求是否将完全独占所述算法，以至于其所寻求保护的对象是抽象的数学公式本身 。

（2）根据《专利法》第25条第1款的规定，单纯的数学公式、数学模型、数学算法属于不授权的客体，但是运用数学公式解决了技术问题的技术方案属于可授权对象，二者不能等同。应该注意的是，解决技术问题要针对具体的应用领域，参数的选择要结合具体的技术领域，有领域、有指向，如果只是名义上冠以技术领域的帽子，而实质没有任何具体限定，很有可能导致说明书公开不充分，或者权利要求保护的主题落入智力活动的规则和方法范畴内。

国家知识产权局专利局光电技术发明审查部。