从专利布局看我国人工智能领域面临的挑战

■文/杜灵君（中国电子信息产业发展研究院）

近年来，随着人工智能技术的突破，人工智能产业爆发式增长。全球各个国家为了抢占产业发展和技术变革主导权，争相在政策、资本、核心技术等方面进行战略部署。知识产权体现了产业的核心竞争能力。我国互联网企业持续发力，培育了大量人工智能新兴应用场景，成果显现，并积极布局专利申请。我国在人工智能领域专利申请量已经成为全球第一，远超欧美发达国家；但短板也非常明显，核心算法和硬件芯片等关键技术专利主要掌握在欧美发达国家，我国人工智能发展面临巨大挑战。

一、人工智能专利格局

（一）全球人工智能专利申请态势

新一代人工智能的发展，引发了全球人工智能专利格局重构。1997年以前，人工智能专利申请区域主要集中在日本，申请量占全球的75%。随着计算机硬件能力逐渐提升，1997年之后美国逐渐取代日本的地位，成为申请量最多的国家，同时中、欧、韩等地区逐渐发展。

从2010年开始，随着深度学习神经网络算法的提出，计算机计算能力增强。同时移动互联网发展迅速，人工智能开始进入新一轮快速发展阶段，人工智能的专利申请随之迅速增加，2019年全球专利年申请量超过12万件。全球人工智能专利申请主要区域从美国转向中国，中国专利申请呈爆发式增长，占全球申请总量的72%（见图1）。

图1 主要国家人工智能专利申请量对比

从中、美、欧、日、韩五大局的专利流向可以看出（见图2），中国虽然是人工智能专利最大申请国，但专利布局主要集中在国内，海外布局严重不足，输出专利总量仅8743件。对比其他四国，美国重视利用多边申请布局海外市场，向海外输出、布局专利量最多，共计49,120件专利。同时，美国也是五大局集中的目标市场国。欧洲、日本和韩国海外专利布局也相对均衡，并且布局到中国专利数量较多，非常重视中国人工智能市场。

图2 五局专利流向图

（二）全球人工智能各技术分支申请情况

全球人工智能的技术主要集中在语音识别、大数据和云计算、机器学习、自然语言处理、计算机视觉、具体应用六个方面。从全球和中国各技术分支专利申请对比来看（见图3），全球人工智能技术中，作为应用层技术的自动驾驶和机器人占比31%，作为技术层技术的机器学习、自然语言处理、计算机视觉、语音识别总计占比53%，基础层技术占比16%。而中国人工智能技术专利申请占比最大的是应用层技术自动驾驶和机器人（占比55%），其次是技术层（占比33%），基础层占比12%。可见，我国技术短板突出，具体应用专利申请远超全球水平，高达55%，而其他技术分支的发展均低于全球平均水平。

图3 人工智能各技术分支专利申请情况

（三）全球人工智能重要申请人分布

从全球重要申请人排名看（见图4），国际商业机器公司（IBM）排名榜首，超过8000件专利，其次为三星电子、微软公司、松下电器。美国企业一直处于领先地位，韩国和日本的科技巨头企业在该领域专利积累具有优势。中国人工智能领域虽然申请量第一，但是重要申请人中，只有国家电网和百度公司进入了榜单，在人工智能领域重要申请人中我国企业并不多。

图4 全球人工智能重要申请人的专利申请量

从图5可以看出，申请量排在第一位的是中国的国家电网公司，专利申请近5000件，其次是百度公司、腾讯公司以及平安科技。国家电网在电网控制、配电用网、智能配电变压器、新能源、智能巡检机器人等多方面都有人工智能技术应用，并且积极在涉及到的机器学习以及人工智能应用场景等相关的人工智能技术分支内进行专利布局。百度作为互联网公司，在人工智能全产业链均有布局，尤其集中在智能驾驶、语音识别、大数据与云计算等领域进行全面的专利布局。

图5 我国人工智能重要申请人的专利申请量

另外，我国申请人排名前10中，有5位高校申请人，其中包括浙江大学、清华大学、华南理工大学、北京航空航天大学和上海交通大学。说明中国人工智能技术企业尚未成为创新主体，仍有较大的发展空间。

二、全球人工智能领域专利竞争中我国面临的挑战

（一）我国专利海外布局严重不足

我国持续推出人工智能相关政策和举措，2010年至今我国人工智能专利申请占全球申请总量的72%。我国原创专利申请居全球第一，占44.15%，已经超过了美国和日本。但专利布局主要集中在国内，海外专利布局严重不足，仅占专利申请总量的2%。美国海外专利布局量最大（高达29%以上），其次是日本（占比26%）。从五大局专利海外布局看，我国与人工智能强国仍有差距。

（二）专利申请主要集中在应用层，基础核心技术布局严重失衡

我国专利布局主要集中在应用层技术，占比高达55%，远超全球平均水平（31%），而在技术层和基础层等核心技术层面专利申请量相对较少。这反映了我国在人工智能领域专利布局不平衡，技术发展能力存在明显短板。我国人工智能技术层和基础层的关键技术积累薄弱，缺乏创新能力和专利申请能力，产业链核心环节受制于人的隐患难以消除，国际竞争力难以有效提升。

（三）大量专利申请集中在高校院所，企业创新主体地位彰显不够

在重要申请人排名中，全球重要申请人均为企业申请人，而中国重要申请人中，前10位有5位为高校申请人（占50%），分别是浙江大学、清华大学、华南理工大学、北京航空航天大学以及上海交通大学。我国大量人工智能技术创新成果在高校，说明我国企业的创新主体地位不明显，企业根据产品进行研发而产生的创新成果还有待提高。国外人工智能的专利申请大都是企业产出的，说明其创新研发成果也是由企业产出的。

同时，随着人工智能的发展，国内以百度为首的大型互联网公司逐步开放了的自己的人工智能技术研究专利源，以方便高校、研究所等研究机构的进一步研究。在这种形势下，人工智能技术在高校、研究所的研究质量也将会有很大程度的提升。

在上述两方面的现状促使下，高校、研究所申请人必将会积累大量的人工智能领域的专利研究成果，对于企业而言，这部分专利成果研究价值巨大。因而，高校、研究所的专利成果转化应用到实际生产的空间是很大的。

三、对策建议

（一）要充分利用巴黎公约、PCT等多种申请路径，对人工智能主要技术专利进行合理布局

近年来，主要经济体高度重视人工智能产业的培育发展，产业规模持续保持爆发式增长。我国人工智能产业发展起步晚，在技术上快速追赶国际水平的同时，知识产权短板也亟待补齐。政府和企业应持续加强对人工智能产业知识产权的创造、运用和保护。在重视人工智能领域专利创新的同时，注重以市场为导向，加强在美国、日本、德国、欧洲等竞争力较大的国家的专利布局。企业要充分利用巴黎公约、PCT等多种申请路径，对人工智能主要技术专利进行合理布局，通过发明、实用新型等多种申请类型构造关键核心技术的专利家族，从而形成核心技术专利保护体系，以此筑牢我国人工智能产业参与全球竞争的专利根基。

（二）根据人工智能产业链协同攻关的战略需求，强化主要技术领域的专利布局的协同性和均衡性

欧美人工智能发达国家凭借着领先的技术优势，在技术和知识产权上进行了全产业链的多方位布局。我国虽然在应用层技术上有一定的积累，但是在技术层和基础层的关键技术方面仍需持续发力。我国应充分重视产业链关键环节的技术研发和知识产权布局，持续加强人工智能重点领域的专利布局，实现应用层专利成果转化，着力突破算法、平台等环节专利布局瓶颈，以产业链的专利布局促进人工智能产业的知识产权能力建设，实现人工智能芯片、算法、应用、生态协同发展，促进人工智能在有重大影响的领域占据战略高地。

（三）以企业为主体，强化人工智能领域专利创造和储备的产学研用深度融合