专利分析视角下区块链发展态势研究

杨益霞

(武汉理工大学 法学与人文社会学院，湖北 武汉 430070)

0 引言

区块链一词是2008年与比特币一起诞生的，由中本聪率先提出[1]。区块链的核心技术包含密码学，分布式储存，共识机制，智能合约4个部分。经历了40年才有了如今区块链技术的发展。本文通过专利数据库中对区块链相关专利进行文献查询，对区块链发明专利的申请进行分析。预测出未来区块链发明专利申请情况，分析出当前区块链技术中热门的技术以及技术薄弱的难点技术，帮助企业进行区块链发明专利技术布局。国家通过对专利技术的查询和分析对区块链发明专利进行系统的专利规划，结合不断变化的专利竞争市场持续改进区块链发明专利技术的专利布局，促进区块链发明专利的发展。

1 数据来源与分析方法

本文数据来自智慧芽专利数据库，在数据库中输入的检索式，检索日期为2021年4月8日，检索到与区块链技术相关的专利共22 634条专利。由于专利申请到公开有一定的期限要求，2020年后的数据仅供参考。

2 区块链专利分析

2.1 专利申请概况

专利申请量可以反映出该项专利发明的申请萌芽期，发展期，红利期以及衰落期，客观反映了国家对于区块链技术的政策导向。从图1可以看出，2002-2010年区块链的发展处于萌芽时期，1974年诞生了TCP/IP协议，使互联网发展迈出了有利的一步，决定了区块链技术在互联网的位置。区块链四大核心技术逐渐完善，为区块链的发展奠定基础[2]。由于区块链技术在萌芽阶段，在此期间我国对于区块链的关注也并不高。因为区块链核心技术架构并未完全建立，国内外对区块链技术专利的申请量都不高。一直到2010年，区块链申请量以逐年递增的态势急剧上升，说明区块链技术进入到了快速发展的阶段。随着比特币的诞生与发展，人们开始对比特币提出质疑并密切关注区块链技术。比特币的价格不断攀升，人们对区块链产业的关注也日渐增长。

图1 我国区块来专利申请年度分析图

2017-2018年，申请量增长的幅度较前几年提高，说明2017年区块链成为热门话题，业界开始进行深入验证与探索区块链技术在各行业的应用。从申请量可以看出，区块链技术的发展前景十分广阔，我国应该加快对区块链行业的探索，争取在区块链技术上拥有国际话语权[3]。

通过专利数据库查询的数据，将不同申请年份的申请数量进行进一步分析，拟合出最佳的函数公式，进一步分析2020年后的申请量以及申请趋势。如图2所示，拟合出函数曲线图。

图2 函数图

公式为 f(x) =a1*sin(b1*x+c1) + a2*sin(b2*x+c2) + a3*sin(b3*x+c3)

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a1 =3667(-2.826e+06, 2.833e+06)

b1 =0.2418(-93.05, 93.53)

c1 =-114.9(-1.875e+05, 1.872e+05)

a2 =8145(-2.559e+07, 2.56e+07)

b2 =0.4597(-200, 200.9)

c2 =-178.6(-4.029e+05, 4.025e+05)

a3 =5717(-2.867e+07, 2.868e+07)

b3 =0.5282(-125.8, 126.9)

c3 =422(-2.533e+05, 2.542e+05)

根据MATLAB给出的评价参数评价分析拟合出的公式： R-square: 0.9769，Adjusted R-square: 0.9563取值范围是[0，1]，越接近1，说明方程变量对y的解释能力越强，模型对数据的拟合程度较好。

通过拟合出的函数对专利申请量进行分析，可以得出2020年后关于区块链的专利申请将会较2019年有所增加，随着区块链技术底层架构技术的不断完善，区块链运行发展的其他所需技术各公司将会进行专利申请。根据拟合出的函数，结合该函数的特点，可以预测出2020年后区块链发明专利的申请呈现增长的趋势。当前，各行业都将致力于区块链及其相关技术与本行业之间进行产业衔接，结合区块链技术的发展进行企业发展战略的动态调整，持续改进区块链技术与本行业之间的衔接规划。国家可通过预测出的区块链发明专利技术的未来趋势加紧对区块链发明专利技术进行专利布局，抓住机遇，促进我国区块链技术发展。

2.2 技术生命周期分析

技术生命周期分析可以了解区块链产业的发展现状，推测出区块链产业未来的发展趋势。通过专利检索，得到区块链申请的变化趋势。从图3可以看出2012年前，区块链技术的专利申请量和申请人数都比较低，说明区块链技术在2012年前处于萌芽期。这时期，国内外对于区块链的关注度也不高。而在2012年后区块链技术的专利申请量和申请人数开始递增，到2016年，区块链技术的专利申请人数和专利申请量呈现缓慢的增长趋势。这与区块链四大核心技术的架构完成有关。2016年后呈现较大幅度的增长，表明区块链技术进入到了成长期。这与我国的政策紧密相关，2016年国务院印发《“十三五”国家信息规划》，将区块链技术列为我国的战略性前沿技术。工信部信息中心发布的《2018年中国区块链产业白皮书》显示，区块链正在成为全球技术发展的热门技术，美国、日本等都在不断完善区块链产业的政策，推进区块链技术的发展[4]。在未来的10年内，区块链技术的发展依旧是互联网产业发展的热门领域，世界各国对于区块链的探索会加快步伐，将区块链技术融入各行业中，提升行业水平。我国的政策层面关注了区块链技术后，在意识层面加强了对区块链技术的全面认识，了解区块链技术的发展背景，结合大数据时代的发展，区块链发明专利的申请量逐年递增。

图3 区块链技术生命周期

2.3 IPC分类申请趋势分析

通过分析IPC分类申请趋势，可以对IPC重点技术进行时间趋势的分析，得出IPC重点技术在时间维度的发展情况。从图4看出，从国际分类号IPC分类申请趋势来看2018年前H04L29/06(以协议为特征的)、H04L9/32(包括用于检验系统用户的身份或凭据的装置)、G06F17/30(信息检索，以及其数据库结构)、H04L29/08(传输控制规程，例如数据链级控制规程)、H04L9/06(使用移位寄存器或存储器用于块式码的密码装置)专利申请呈现上升趋势。而在2018年后申请趋势较平缓。表明区块链技术的发展在2018年前经历了明显的技术成长期，2018年后，区块链技术在原有的技术架构上逐渐发展。2016年后，我国出台政策鼓励区块链技术发展[5]。目前区块链技术的研究主要集中在数字信息的传输、保密或者安全的通信装置、密钥装置、平台数据保护等方面，旨在进一步完善区块链技术的底层架构，促进区块链技术发展。

图4 IPC分类申请趋势

2.4 当前申请人排名分析

当前申请人排名分析，可以看出世界各国区块链专利权申请主体的分布情况，进而得出各国区块链技术的发展情况。从图5可以看出，排名前几位的专利申请人都是美国的公司。中国的阿里巴巴位列第4。从区块链产业发展的过程来看，美国对于区块链产业的发展开始于20世纪，而中国进入区块链产业晚于美国。美国自2000年以来不断构建区块链底层技术，加大对区块链技术的支持力度。在比特币被提出后，2013年美国联邦法院认为比特币是货币或者某种形式的金钱[6]。2014年美国国税局(IRS)机构提供指导，将虚拟货币视为美国国税财产。比特币价值的肯定促进了美国各行业对于区块链技术的研究与开发。而中国在2016年的“十三五”规划中，才肯定区块链和加密货币占有重要地位。由此可见，中国必须加快区块链技术探索的步伐，加大对区块链技术的投入和研究，争取在区块链行业后来者居上[7]。根据“波特五力模型”来分析当前申请专利权人排名，企业可以根据当前申请专利权人的排名来衡量同行业内现有竞争者的竞争能力，美国创新先进技术有限公司和国际商业机器公司在区块链发明专利申请数量上处于领先地位，国际上这两家公司的同行业现有竞争者的竞争能力较强，而阿里巴巴集团控股有限公司的竞争能力是处于领先地位的。

图5 当前申请人(专利权)排名

2.5 专利地图分析

专利地图山峰代表技术集聚区，洼地代表技术空白区，专利地图上的标签所代表的关键词是指专利文献中出现频率高的词。该专利地图来源于智慧芽数据库。目前音乐、原创件、视图、管理控制台、规范描述、状态系统、三维打印、控制平面等研究处于技术集中区。而版权信息、版权保护、数字文档、事件相关、公共密钥、分布式散列表、证书颁发机构、分布式哈希表受保护的研究处于技术空白区。由此可知，目前的技术热点是数字网络、数字凭证公共密钥和防篡改。而对于网关、边缘计算、网络路径、网络结构、电信网络还处于技术难点攻克阶段。数据仓库、数据汇总、数据驱动也需要加大研究力度。通过专利地图的分析，能直观地看出技术的热点与技术空白区。国家可以根据专利地图所显示的技术分布来进行对区块链发明专利技术的系统规划，将区块链难点技术分阶段突破，分步实施规划，力争实现区块链技术的全面发展[8]。企业在分析专利地图后，最大可能规避区块链发明专利的研究风险，可以寻找区块链技术研究的突破点，积极主动地开展区块链技术的研究，力求区块链技术与企业自身发展结合产生最大价值。

2.6 当前申请专利权人技术分布

分析当前申请专利权人技术分布图，可以看出专利申请人在每个IPC分类小组中的专利申请情况，进而分析出该专利技术重点和热点的IPC分类小组。从图6可以看出，美国的强力物联网投资组合2016有限公司在区块链专利申请技术分布上占据了主导地位[9]，与区块链相关的技术申请量都领先其他专利申请人。H04L29/08(以传输控制规程，例如数据链级控制规程)技术的申请人较其他技术多，说明该技术是区块链发明专利申请的重点技术。而美国强力物联网投资组合2016有限公司在G05B19/418(全面工厂控制，即集中控制许多机器，例如直接或分布数字控制(DNC)、柔性制造系统(FMS)、集成制造系统(IMS)、计算机集成制造(CIM))技术的申请明显领先于其他的申请人，说明当前申请人在该技术的研究还不够深入，或者该技术是区块链技术研究的难点技术。 由此说明，当前申请专利权人应该重视对薄弱技术的攻克，例如G06N3/02(采用神经网络模型)、G05B23/02(电检验式监视)、G06N20/00(机器学习)、H04L1/00(检测或防止收到信息中的差错的装置)、G06N7/00(基于特定数学模式的计算机系统)等技术。从图6可以清晰地看出强力物联网投资组合2016有限公司在区块链发明专利的大部分技术中处于领先地位，而H04L29/08(以传输控制规程，例如数据链级控制规程)这一项技术创新先进技术有限公司与国际商业机器公司的专利申请量高。当前申请专利权人技术分布突显了某一技术领域的领先者[10]。这也为猎头公司在寻找技术领先人才提供了方向。企业可以根据这一分析形成兼并、收购对手的区块链技术发展规划。

图6 当前申请(专利权)人技术分布

2.7 当前申请(专利权)人区域申请趋势

通过分析当前申请(专利权)人区域申请趋势可以看出当前该专利申请的主要区域集中在哪些国家，进而反映出该专利在哪些国家重视对该专利的研究和投入。从图7可以看出，当前申请人的区域自2000年开始便集中在美国，且申请量远高于其他的国家。中国的申请量趋势逐年增多，但在数量上少于美国。这与美国的区块链技术发展和区块链政策分不开[11]。美国区块链技术的发展早于我国。美国将比特币视为与法定货币等同的货币，吸引了大量的用户对区块链技术的关注和研究。随之而来的是美国区块链技术的飞速发展。而中国对区块链技术研究要晚于美国。

图7 当前申请(专利权)人区域申请趋势

我国在区块链发明专利技术上要缩小与美国的差距，要在意识层面加强对区块链技术的全面认识，科学制定区块链技术战略发展计划，分步实施，力求赶超美国的区块链技术[12]。我国自2002年开始，对于区块链发明专利的申请逐年增加，这也显示了区块链技术在我国的逐步发展。

2.8 当前申请(专利权)人IPC技术对比

通过分析当前申请(专利权)人IPC技术对比可以了解到该专利的技术热点和难点，为企业投入和研究提供一定的导向。图8分析可知美国的创新先进技术有限公司、恩链控股有限公司、国际商业机器公司以及中国的阿里巴巴等几个区块链技术申请量较多的公司，其专利申请的技术都集中在以下几个IPC分类小组中的技术：H04L9/32(包括用于检验系统用户的身份或凭据的装置)、H04L29/08(以传输控制规程，例如数据链级控制规程)、G06F17/30(信息检索，及其数据库结构)、H04L9/06(使用移位寄存器或存储器用于块式码的密码装置)、H04L29/06(以协议为特征的)。美国对于这几项技术的申请量要高于我国。这与21世纪初区块链四大核心技术在美国率先架构完成是分不开的。由此说明，我国在区块链技术的研究中应加大对以上技术的投入，奠定区块链技术的核心，从而促进区块链技术的稳步发展[13]。结合竞争态势评价法，确定当前专利申请人在区块链发明专利相关技术的战略地位，以及现存的优劣势[14]。企业在分析当前申请专利权人IPC技术对比之后，结合企业自身的实际情况扬长避短，有针对性地进行区块链技术的投入，发挥出企业的最大价值。

图8 当前申请(专利权)人IPC技术对比

3 产业发展对策

由上述分析可知，美国的区块链技术位于世界前列。美国在科技领域领先世界其他国家，不断加紧区块链在世界范围内的技术特征布局。自2016年区块链技术被写入“十三五”规划以来，我国在加紧区块链技术研究的步伐。中国加大对区块链技术的投入，争取在区块链技术领域处于领先地位[15]。

3.1 完善区块链技术的法律规制

完善区块链的相关立法，区块链立法上的保障。区块链作为一个新兴行业，我国在区块链行业的法律规制和风险防控方面还不够完善。我国目前在刑法方面有关于“侵犯公民个人信息罪”“帮助信息网络犯罪活动罪”等罪名，在民法方面有个人隐私权的保护规定。经济法层面出台了一系列对于比特币的法律法规。行政法层面有《计算机系统安全保护条例》。司法解释层面有《关于互联网法院审理案件若干问题的规定》。我国在近几年探索了区块链与司法实践的融合，“区块链+司法”的模式在中国应用起来。我国在区块链技术领域的法律正在逐步实施，但相比区块链技术的飞速发展，我国关于区块链技术法律规制还不够完善，所以我国应该从不同层面加强对区块链法律行为的规制，既要给予区块链技术不断发展的自由，又要规制区块链技术发展过程中带来的风险。

3.2 调整区块链技术的研究方向

企业可以结合区块链发明专利的上述分析采用SWOT分析法了解区块链技术的发展现状，确定公司现有的资源优势和缺陷，对企业的内外部环境进行分析，抓住机遇利用企业的优势来降低发展过程中遇到的风险，制定公司关于区块链技术的未来发展计划。在计划制定完毕后，在执行层面有效推进[16]。

针对目前我国区块链发展现状，我国企业应该及时调整研究方向，针对区块链四大核心技术进行研究，重点关注信息检索、数据库的构建、数据传输规程以及用于检验系统用户的身份或凭据的装置，在密码学的研究领域也应该加强投入。企业通过对区块链发明专利技术的分析，调整研究方向，加强对专利技术的布局。在知识产权时代，企业更应该注重对于自身开发的区块链发明专利进行保护。高新技术企业可以走进校园，与高校合作[17]，加快区块链发明专利的转化和应用，促进区块链发明专利的技术成果转化。

3.3 注重区块链技术与产业结合

北京奇虎科技有限公司在2018年发布了针对区块链领域的解决方案，将区块链技术与公司的业务相衔接，涵盖了交易所，智能合约，矿池，钱包四大领域。腾讯在2015年便成立了区块链团队从事区块链技术的产业化研究。腾讯在区块链技术开发了多个应用场景，例如微黄金、供应链金融、公益寻人等商业项目。阿里巴巴方面，蚂蚁区块链技术已经成功运用到房屋租赁，食品溯源，商品正品保障等项目中。阿里巴巴与普华永道签署了跨境食品溯源的项目合作书，打造透明公开的跨境食品溯源链[18]。我国一些大公司已经成功地将区块链技术与产业融合，这激励着我国的其他企业发展区块链技术。目前我国的其他行业也结合区块链技术的优势，进行了区块链技术的产业融合，例如在基于区块链技术所进行的物联网的发展，基于区块链技术进行的绿色生态农产品的产出与销售，出版行业与区块链技术的结合以及区块链技术与绿色金融体系的融合建设。企业应结合实际情况，针对区块链技术发展和市场需求，制定多样化的发展战略。

3.4 深化区块链技术的国际合作

深化区块链技术的国际合作，加快区块链的国际化发展，中国在自力更生的基础上还需要加强与国际的合作。区块链技术还处于发展期，加强与国际上的技术交流，可以有效的了解区块链发展的动向，力争与其他国家合作，突破区块链技术发展过程中的难点，促进区块链技术的发展。我国要从全球战略和国际化的角度出发，重视区块链发明专利在国际上的布局。我国应优化区块链发展的国内外环境，促进区块链技术的国际合作[19]。为了深化区块链技术的交流探索区块链技术发展的新模式，可以组建国际区块链产业联盟，进行区块链技术的深度合作。我国可以搭建区块链技术的国际交流平台，让更多的企业和其他组织参与进来，深化区块链技术的交流与合作。

3.5 加强区块链技术的人才培养

我国目前重视对人工智能行业的发展，建设了多所高校成立人工智能学院，开设区块链技术的课程。我国应加强对于区块链人才的培养，促进区块链技术领域发展。可以加强与其他国家的合作，整合区块链技术的研究平台，使中外学者可以充分交流，进行学术探讨，促进区块链前沿技术的发展[20]。企业应该加强对区块链和人工智能人才进行引进，加大市场对于区块链和人工智能人才的需求，激励人工智能和区块链人才的培养。政府应提供政策支持，提高社会公众对于区块链技术的热情。多举办与区块链和人工智能相关的活动，提升社会公众对区块链和人工智能的关注。可以通过政府牵头的方式组建区块链技术的精英团队，定期进行区块链技术的探讨与政策制定，为企业搭建区块链技术的政企沟通平台。