专利视角下数字出版技术发展态势与热点分析

胡景辉,孙丽敏,雷雅坤,刘 宁

(河北省农林科学院农业信息与经济研究所 《华北农学报》编辑部,河北 石家庄 050051)

国家新闻出版总署《关于加快我国数字出版产业发展的若干意见》指出:“数字出版是指利用数字技术进行内容编辑加工,并通过网络传播数字内容产品的一种新型出版方式,其主要特征为内容生产数字化、管理过程数字化、产品形态数字化和传播渠道网络化。”[1]由此可以看出,数字出版是数字技术与出版相结合的产物,主要体现为数字技术应用于出版行业,当前数字出版已经成为出版业发展的主要方向。从世界范围来看,以数字技术、信息技术、网络技术为代表的新技术革命对出版业产生了深刻影响。加快发展数字出版产业,加强技术创新,推进标准制定,培育新业态,打造新的经济增长点,已成为各国出版业界的共识。[2]在数字技术的冲击下,出版介质、流程、内容以及阅读方式都发生了变化,传统出版产业的信息采、编、排、印、发的方法被打破,数字技术提升了选题与组稿的及时性和灵活性,增添了编辑工作的多样化和协同性,提高了出版印刷的便捷度和高效性[3]。

美国出版商20世纪90年代开始从传统出版向网络出版转型,出现期刊在线出版、数据库在线出版和电子书等多种数字出版模式。全球最大的科学与医药信息出版商励德·爱思唯尔集团20世纪90年代开始数字化升级改造,1997年Science Direct 全文数据库建成,2000年启动Scopus,将近400 多万篇文章数字化,同时,爱思唯尔还开发了多种数字化产品,以满足不同用户需求[4]-[6]。培生集团、汤姆森等出版集团积极利用数字技术为读者提供全方位的个性化服务,打造其数字化平台。美国约翰·威立父子出版集团通过多媒体手段将知识资源进行数字化改造,谷歌与传统图书馆合作建设数字图书馆[7]。

中国数字出版起步晚于西方国家。张立伟以电子计算机技术、互联网技术、IPV6核心网及移动3G、4G通讯技术的应用为标志,将我国期刊数字出版技术的变迁划分为三个阶段,即期刊数字出版技术的奠基、期刊数字出版技术体系的初步形成和期刊数字出版技术的创新与发展[8]。进入21世纪以来,我国数字出版产业快速发展,2018年我国数字出版产业整体收入达到8 330.78 亿元,比2017年增长17.8%,其中互联网期刊、电子书、数字报纸(不包含手机报)收入分别达到21.38,56,8.3 亿元,显示出我国数字出版产业发展的强劲动力和勃勃生机[9]。

综上可以看出,科技是第一生产力,数字技术的发展、创新为数字出版提供了强劲动力,推动数字出版行业的转型与升级。专利是具有高技术含量的知识产权成果,许多学者利用专利信息对所在领域的技术研发重点及趋势进行了研究:钟丽丹[10]基于专利文献对我国船舶产业发展进行了研究；吴学彦等[11]对基于DII的转基因大豆领域进行了专利计量分析；刘熙东等[12]对果蔬保鲜专利技术发展进行了研究。但针对数字出版专利态势及热点分析还未见报道。本研究基于数字出版专利数据,运用专利分析方法,对数字出版技术研发态势与热点进行系统分析,进一步探讨未来数字出版发展趋势,以期为我国数字出版相关技术研发提供参考。

一、数据来源与研究方法

智慧芽(Pat Snap)全球专利数据库覆盖116个国家和地区,有超过1.4亿的全球专利数据,每周更新,提供精准、多维度、可视化的专利分析。本研究运用智慧芽专利检索数据库,编辑TACD_ALL:(数字出版) OR TACD_ALL:(网络出版) OR TACD_ALL:(媒体融合) OR TACD_ALL:(增强出版) OR TACD_ALL:(域出版) OR TACD_ALL:(语义出版) AND APD:[19890101 TO 20191231]检索式,对1989—2019年相关专利进行检索,剔除不相关专利分类,共检索到专利5 844条。利用智慧芽专利检索平台和分析工具,运用专利分析方法及Excel软件对相关数据进行整理与分析。

二、结果与分析

(一)数字出版专利总体概况

专利按照所属类型分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利,从表1可以看出,发明专利占绝对优势,为5 742件,占总专利数量的98.25%；实用新型专利和外观设计专利分别占1.54%和0.21%；从专利法律效力来看,有效专利2 143件,失效专利2 504件,审中专利521件,分别占总专利数量的36.67%,42.85%和8.92%。可以看出,失效专利比例较高,然而失效专利只是指在法律意义上不保护其专利权人的独占权,但并不是说它在市场上没有意义。审中专利占比反映数字出版领域近期创新活力,从不同国家来看,该领域美国和中国的审中专利比例分别为8.02%,21.53%,表明中国在数字出版领域近几年创新活力较美国强,这将为我国数字出版提供有力的技术支撑。

表1 数字出版专利概况

(二)数字出版专利趋势分析

专利申请量与申请人数量反映了专利申请总体趋势。图1为1989—2019年数字出版专利申请量与申请人数量,可以看出,专利申请量和申请人数量都呈现先增长后降低趋势。其中1989—1999年为数字出版技术的萌芽期,专利申请人及专利申请量均较低。在该阶段,对专利的研究和开发主要集中在少数几个公司,专利申请量与专利申请人数量都不多,集中度较高。2000年后,数字出版技术进入成长期,在该阶段技术有了突破性的进展,市场扩大,介入的企业增多,专利申请量与专利申请人数量持续上升,其中专利申请量由1999年的61件增加到2012年的559件,达到最高峰,之后缓慢下降,专利申请人由1999年的55人增加到2012年的298人。2012年后,数字出版技术的发展进入下降期,进展不大,专利申请量和申请人数逐渐下降。

图1 数字出版相关专利申请趋势

(三)数字出版专利技术来源国(地区)地域分布

分析技术主要来源于哪些国家或地区,有助于了解该国家或地区该领域的技术创新能力和活跃程度,也可以从侧面反映持有该技术的主要公司分布在哪些国家或地区。对5 844件数字出版专利技术来源国或地区(地域)进行统计(如图2所示),结果显示,排在前五位的分别是美国、中国、韩国、日本、英国,其中美国专利占比51.68%,专利数量为3 020件,居第一位；中国专利数量为1 179件,占20.17%,居第二位；韩国、日本、英国专利占比分别为9.27%,6.96%,2.24%。可以看出,总体上美国在数字出版领域技术创新能力和水平占有绝对优势,引领全球数字出版行业发展。从国内不同地区来看,我国数字出版专利申请量排在前五位的省市分别是北京、广东、江苏、上海、湖北,专利数量分别为519,121,76,56,37件,北京市专利占比达到56.78%,反映出北京市在数字出版领域创新能力较强,活跃度较高。

图2 数字出版专利技术来源国(地区)地域分布

技术来源国(地区)的申请趋势变化反映该区域的技术活跃趋势。图3为2001—2019年数字出版技术主要来源国的专利申请趋势,可以看出,美国在数字出版技术领域优势明显,2001—2012年数字出版技术创新活跃,专利申请量呈现波动增长趋势,由2001年的85件增长到2012年的309件,达到最高峰,之后急速下降,2015年专利申请量下降到129件,之后虽有小幅反弹随后又呈下降态势,2019年专利申请量下降到79件,低于2001年水平，反映出美国近期在数字出版领域技术研发活力不足。

图3 不同技术来源国/地区的专利申请趋势

从图3还可以看出,中国数字出版技术起步较晚,2001年的专利申请量仅为4件,远低于美国的85件,同时也低于韩国、日本、英国的专利申请量；2001—2009年专利申请量缓慢增长,之后快速增长,排名提升到第二位,2013年达到最高值166件,之后呈现下降态势,下降趋势相对缓慢,2019年专利申请量为83件,超过美国居第一位。从各国数字出版专利申请趋势来看,专利申请目前呈下降态势,反映出当前数字出版技术研发处在瓶颈期,缺乏创新活力,急需一些突破性创新技术应用到出版领域。

(四)数字出版专利IPC技术构成分析

1.数字出版专利主要技术分支占比情况

分析数字出版技术领域主要技术分支占比情况,可以了解各技术分支的创新热度,以及当前技术布局的空白点。从图4可以看出,数字出版相关专利技术主要分布在IPC分类中的G06F17[特别适用于特定功能的数字计算设备或数据处理设备或数据处理方法(信息检索,数据库结构或文件系统结构)]、G06Q30(商业,例如购物或电子商务)、H04L29(H04L1/00至H04L27/00单个组中不包含的装置、设备、电路和系统〔5〕)、G06F3(用于将所要处理的数据转变成为计算机能够处理的形式的输入装置；用于将数据从处理机传送到输出设备的输出装置,例如,接口装置〔4〕)、G06Q50(特别适用于特定商业领域的系统或方法)、G06F21(防止未授权行为的保护计算机、其部件、程序或数据的安全装置),以上研究领域的专利数量分别为2 087,914,691,651,582,474件,所占比例分别为29.29%,12.83%,9.70%,9.14%,8.17%,6.65%。数据显示,数字出版相关专利的创新热点主要侧重于数字计算设备或数据处理设备或数据处理方法等领域。

图4 数字出版专利技术焦点分布

2.数字出版专利重要技术分支地域分布

图5为数字出版重要技术分支地域分布情况,可以看出,除G06Q50分支外,美国在各重要技术领域均占有明显优势,居第一位,特别是G06F17、G06Q30、H04L29研究方向优势更为明显。韩国在G06Q50领域优势明显,居第一位,专利数量达到190件。中国在G06F17、H04L29、G06F21、H04L12、H04N7领域有一定优势,排名第二位。

图5 数字出版重要技术分支地域分布情况

3.数字出版专利重要技术分支主要申请人分布

分析各技术分支内领先公司的分布情况,有助于寻找在不同技术领域的潜在合作伙伴。图6为数字出版专利重要技术分支主要申请人分布情况,由图6可以看出,各公司在数字出版领域技术分支重点集中在G06F17,北大方正集团有限公司在G06F17技术领域优势明显,专利数量达到182件,是苹果公司的近两倍,苹果公司排第二位。G06Q30主要分布在谷歌公司、智慧投资有限责任公司、INNOTIVE、奥多比公司；H04L29主要分布在北大方正集团有限公司、智慧投资有限责任公司、北京方正阿帕比技术有限公司、奥多比公司；苹果公司在G06F3领域优势明显,专利达到83项；H04L12和H04N7分布相对集中,分别分布在国际商业机器公司、CHEGG和国际商业机器公司、INNOTIVE。

图6 数字出版专利重要技术分支主要申请人分布情况

(五)数字出版专利申请人排名分析

专利申请人排名分析可以明确该技术领域内哪些公司拥有的专利总量最多,同时了解该技术领域内的主要公司和竞争威胁。图7为数字出版专利排名前十位申请人情况,可以看出,数字出版领域专利申请人专利申请量最多的是北大方正集团有限公司,专利申请量达到312件；从专利申请人国别及专利申请量看,数字出版专利排名前十位申请人中美国占6家,中国占3家,韩国1家,专利申请总量分别为689,537,90件,表明美国在数字出版领域优势明显。

图7 数字出版专利申请人排名

(六)数字出版专利技术热点分析

1.数字出版专利创新词云

创新词云是从专利中提取的关键词,提取方法为首先进行数据预处理,然后依赖于后缀树聚类(Suffix Tree Clustering)算法进行文本聚类,这样可以更充分地使用词语之间的近似信息,达到理想的聚类结果。最后对每个聚类蔟进行打分,取top 300-500作为关键词进行显示。

通过创新词云可以了解该技术领域内最热门的技术主题词,反映该技术领域内最新重点研发方向。从图8可以看出,数字出版专利技术主题词主要集中在服务器、计算机、数据库、出版物、数字内容、电子书、应用程序、客户端、计算机程序、电子文档、用户界面、处理器、互联网、电子出版物、交互式、数字出版物、数字出版、电子设备、图形用户界面、用户设备、显示器、多媒体、元数据、内容项、媒体内容、存储器、标识符、移动终端、上下文、电子内容、消费者、数字版权管理、用户终端、移动设备、管理系统、计算设备等,这也反映了数字出版领域的研发热点。

图8 数字出版专利创新词云

2.数字出版专利领域地图

领域地图为数字出版技术领域内主要公司的专利关键词,反映该技术领域内不同公司的技术研发重点。从图9可以看出,北大方正集团有限公司研发重点领域为数据库、数字内容、数字出版物、数字出版、出版物、电子出版物、服务器、计算机。苹果公司研发重点为图形用户界面、电子计算机程序设备、电子出版物、电子文档、用户界面、出版物。奥多比公司研发重点为电子文档、应用程序、计算机、服务器、数字出版物、用户界面、处理器。谷歌公司研发重点为计算机程序、电子书、服务器、处理器、客户端、电子设备等。

注：图中格子数量表示每家公司的专利覆盖率，每个格代表相同数量的专利。图9 数字出版专利领域地图

三、结论与建议

(一)主要结论

本研究从专利视角对数字出版发展态势及热点进行了分析,研究表明:第一,数字出版专利以发明专利为主,占总专利数量的98.25%,有效专利偏低,中国审中专利比例达到21.53%,反映出我国该领域近期创新活力较强；第二,从专利申请趋势看,专利申请量与申请人数量都呈现先增长后降低的发展趋势,1989—1999年为数字出版技术的萌芽期,2000年后进入成长期,2012年专利申请量达到最高峰,之后呈下降态势；第三,从地域分布看,数字出版专利数量排在前五位的分别是美国、中国、韩国、日本、英国,其中美国创新能力和水平占有绝对优势,专利占比51.68%,居第一位,然而美国近期在数字出版领域技术研发活力不足,专利申请量急速下滑。中国数字出版技术起步较晚,2001—2009年为缓慢增长期,之后快速增长,排名提升到第二位,2013年达到最高峰,之后缓慢下降；第四,数字出版领域专利申请人排在前五位的是北大方正集团有限公司、苹果公司、北京方正阿帕比技术有限公司、奥多比公司、谷歌公司；第五,从数字出版专利技术分支和研发热点来看,技术分支侧重于G06F17、G06Q30、G06F3、G06Q50、G06F21；研发热点围绕服务器、计算机、数据库、出版物、数字内容、电子书、应用程序、客户端、计算机程序、电子文档、用户界面、处理器等领域展开,世界各国分布不均衡,不同公司技术研发重点不同。

从总体来看,当前数字出版专利申请处于下降期,反映出当前数字出版技术研发处在瓶颈期,缺乏创新活力,急需一些突破性创新技术应用到出版领域。中国虽然在数字出版行业取得了较快进展,规模不断扩大,但是仍存在行业不均衡问题,关键技术领域急需突破。

(二)发展建议

近年来,一些新技术应用于出版行业,华中科技大学出版社社长阮海洪[13]指出:技术是行业价值延伸的关键,数字出版要依托云储存、大数据、人工智能、3D打印、流媒体、VR等技术为用户提供优质服务。童之磊[14]认为数字出版是建立在计算机技术、通信技术、网络技术、流媒体技术等高新技术基础上的。游翔[15]指出,影响未来国际数字出版产业发展的5个方面:人工智能发展迅速、虚拟技术渗透出版业、数字版权日渐完善、隐私管理影响巨大、内容依托技术发展。总之,未来数字出版发展将依托于技术的创新升级。

1.加强人工智能在数字出版领域应用的研发

人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是能够自主感知、决策、执行和控制的计算机软件程序或硬件设备。当前人工智能已经应用在很多行业和领域,成为各国追逐的热门技术。《2018年人工智能(AI)预测报告》预测,AI对全球经济的贡献到2030年将达到15.7万亿美元[16]。数字出版行业与人工智能技术的结合越来越紧密,人工智能技术在内容的创作、审核、流量预测、运营、推荐、交互等方面将发挥越来越重要的作用,提高出版效率,实现智能化出版。未来人工智能必将推动数字出版的创新发展,实现出版流程智能再造,同时提供更加智能化的服务。

2.推进AR、VR技术在出版行业的应用

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。[17]虚拟现实技术不断渗透到出版行业。当前VR技术主要应用于教育出版和专业出版,比如教育出版领域的在线教育、智能教育、研学旅行等,专业出版领域主要体现在道路桥梁、工业仿真、地质灾害、文物古迹等方面。谷歌目前已经有50万名学生进行了虚拟现实教育体验[18]。《纽约时报》还首创VR营销模式。普华永道预测,VR的年复合增长率2021年将达到80%,销售额将达到150亿美元。同时,VR技术在新闻报道、传统文化挖掘等方面应用也越来越多。

增强现实(Augmented Reality,简称 AR)技术是将虚拟数字影像叠加到真实情境中的一种技术。AR技术逐步渗透到出版行业,延伸传统出版的内容边界、互动性,形成了由“选题策划、媒体制作、内容集成、输出展示、审核测试、发布推广和运营维护”组成的AR出版物生产制作流程。在AR产品开发方面,中信出版社、人民文学出版社等一大批出版社加大了AR图书的开发,极大提升了阅读体验,增强了出版物的趣味性,这既是对用户阅读方式的重构,也是对出版业内容生产逻辑的重构。“AR+ 出版”产品极有可能是未来出版物的常规主导形态之一。在 AR出版的发展中,应秉持内容为主、技术配合的发展思路,“内容为王”的理念并未过时[19]。

3.加强5G技术在数字出版行业的应用

5G技术具有增强移动宽带(eMBB)、超高可靠度超低时延(URLLC)、大规模物联网(mMTC) 三大特征[20]。5G 应用包括智慧化生活、 数字化治理、 产业数字化三大方向[21][22]。5G技术将重塑数字出版的内容策划、生产制作、传播运营等产业链。在5G环境下,富媒体出版将成为可能,将富媒体资源与传统的纸质内容结合进行展示,会激发更加多元化的数字出版需求。同时,5G技术也将推进融合出版的发展,促进出版行业持续健康发展[23]。

4.加大大数据技术、知识服务技术在出版行业的应用力度

我国“十三五”期间出版大数据建设取得了一定成效,大数据构建的数据采集、数据加工、数据存储、数据标引、数据计算、数据建模、二次数据、数据服务等基本流程环节已基本确定。新媒体时代,为了推动出版行业的进一步发展,必须以大量信息数据为基础,从而使其保持敏锐嗅觉、具备前瞻意识。借助大数据技术,出版商在选题策划、推广营销等方面会更具针对性。

未来出版将向开展知识服务方面发展,提供个性化、定制化服务。“十三五”期间,知识资源的采集、标引、计算、发布等关键知识服务技术体系初步建立,信息服务、知识产品和知识解决方案的知识服务逻辑已形成,扩展性知识服务和定制化知识服务模式已在各大数据库推广应用,未来应逐步推广,提升出版机构服务能力和水平。

可以预见,未来数字出版将颠覆现有出版模式,我国应加强对核心技术、前沿领域的关注与应用,重视云计算、大数据、语义分析、物联网、人工智能、5G等技术的开发应用,提升我国数字出版发展水平。