美国国家科学基金会发布：《美国专利活动趋势与国际对比分析》

2024年2月，美国国家科学基金会（NSF）发布了《美国专利活动趋势与国际对比分析》。该报告分析了美国和国际专利贡献者，专利申请的全球趋势和全球人工智能领域的专利活动等。元战略摘编报告重点内容，为探讨世界主要国家的专利活动趋势提供参考。

一、简介

政府、学术界和企业界都为构成创新过程的各项活动做出了贡献。通过知识产权保护措施，成功的企业研发（R&D）将新知识融入新产品和新工艺，同时试图防止有用的新知识传播给竞争对手。相比之下，许多政府、学术和非营利机构创造新知识的目的是为了广泛分享，以支持创新，例如，通过出版物、数据集和技术转让协议。各行各业的研发活动创造的新知识有不同的形式，包括旨在出版的科学文献和旨在保密的私人知识，这两种形式都可能有助于发明或创新。发明与创新之间的区别非常重要，将新想法落实为具有实际应用价值的产品或工艺是发明与创新的区别所在。在本报告中，发明被定义为任何新的和有用的工艺、机器、制造或物质组成，包括任何新的和有用的改进。相比之下，创新是一种新的或改进的产品、工艺（或其组合），这与该单位以前的产品或工艺有显著不同，并已提供给潜在用户或由该单位投入使用。

本报告以发明为起点，以创新为终点，并将知识转让活动置于两者之间。在适用的情况下，本报告还利用当前的相关类型来探讨关键技术和新兴技术。例如，美国国家科学技术委员会（NSTC）将先进制造、生物技术和人工智能列为当前关键技术和新兴技术的优先事项。同样，企业部门在创新活动中的核心作用也决定了现有数据，大多数创新指标都是针对私营部门的。不过，尽管有数据可用，但包括大学、政府机构和个人在内的跨经济部门的不同参与者也为创造创新成果做出了贡献。本报告中的创新指标既包括直接的、基于调查的企业创新产出衡量指标，也包括与风险投资和商标相关的间接创新指标。关于企业引进新产品或重大改进产品的自报数据，是根据美国国家科学与工程统计中心（NCSES）和美国人口普查局的联合调查报告的。

此外，获得融资是将新知识转化为创新的基本组成部分。风险投资是创新的一个特别重要的指标，因为风险投资者倾向于投资于他们认为有可能在市场上取得成功的公司的产品。得到风险投资支持的公司如果成为公开交易的公司，与最初没有得到风险投资支持的公开交易的公司相比，更有可能记录研发支出。在这方面，由Pitchbook提供的数据可以被视为来自初创公司和早期投资以创造创新的预期创新产出的领先指标。本报告中使用的指标的数据来源显示在表1中，依赖于行政数据和调查数据，以及公共和私人数据来源。

表1 本报告所使用的发明、知识转移和创新指标

及其来源

二、美国专利活动的贡献者

美国专利及商标局（USPTO）的专利记录提供了在美国注册的所有专利的行业、技术领域和地域发明人信息，包括授予个人和外国实体的专利。本报告中的大多数专利主题只涉及受实用专利保护的发明。美国专利及商标局在2022年授予了325,000项实用专利，其中152,000项（47%）分配给了国内所有者。获得和维护专利会产生显著的成本，在美国受让人（即发明者将所有权权利转让给的美国实体）中，私人所有者（主要是企业）获得的专利数量最多（86%），而个人提交者以及学术界和政府的人员则占很小的份额（图1）。自2019年以来，每年授予美国所有者的实用专利总数有所下降，当时授予了179,000项。2019年至2022年间，分配给美国企业的专利下降了15%，与2000年至2019年的普遍上升趋势形成对比。

图1 2002-2022年美国专利及商标局授予所有者

的实用专利（按国籍和美国部门分类）

随着商业活动越来越多地跨越国际边界，外国专利的增长速度反映了外国公司寻求在多个国际司法管辖区获得专利保护的愿望。2022年，外国所有者被分配了53%的美国专利及商标局的实用专利，比2000年的44%有所增加。与所有权信息相比，发明者的地址提供了有关发明者居住地的信息。欧盟和日本继续拥有最多的外国发明者。2020年，中国发明者获得的专利数量首次超过韩国发明者。2022年，中国的发明者获得了约28,000项专利（图2）。根据美国专利及商标局的报告，授予中国的美国专利及商标局专利的增长是由非市场因素以及传统市场因素推动的。报告确定的非市场因素包括大学和政府对专利的补贴，这些补贴可能超过提交专利的成本。此外，这些补贴通常对在外国司法管辖区授予的专利更高。

图2 2000-2022年美国专利及商标局授予发明者

的实用新型专利（按选定地区、国家或经济体分类）

美国专利及商标局在2022年授予的半导体实用专利占总专利的5%。居住在美国的发明者获得了最多的专利，半导体被确定为关键或新兴类别。除了来自美国的发明者，来自中国台湾地区、日本、韩国和中国大陆地区的发明者获得了最多的实用专利。中国台湾地区的发明者获得的专利占半导体实用专利的四分之一以上（图3）。

图3 2022年美国专利商标局授予的半导体实用专利

（按选定国家或经济体划分）

三、专利申请活动的全球趋势

与本报告前面提供的以美国专利及商标局为主的美国数据不同，本节使用一个更全面的全球数据集来呈现全球趋势，该数据集基于专利申请信息，而不是授予的专利。根据专利合作条约（PCT）提交的专利申请显示了发明者的所有者在许多国家或经济体中同时寻求国际保护的发明数量。

本节的数据来源是世界知识产权组织数据库（WIPO），测量单位是根据专利合作条约提交的专利申请。这个条约允许一项专利在多个司法管辖区获得保护，使用这些申请数据避免了在这些司法管辖区的双重计算。这些数据与美国专利及商标局关于授予的专利的数据具有不同的特征。与仅在发明者本国提交的专利相比，通过专利合作条约途径提交的专利数量较少。其他差异包括并非所有申请都会最终被授予专利，以及并非所有专利发明都会出现在申请数据中。此外，这些专利合作条约申请数据根据接收办公室进行分类，通常对应于发明者的位置。

中国、美国、欧盟和日本在2022年提交的专利合作条约申请数量上处于领先地位。其中，中国（330%）和韩国（110%）在过去10年中增长最快。2015年，美国的专利合作条约申请数量是中国的两倍多，但到了2020年，两国的申请数量相似，中国在2021年首次超过了美国的申请数量（图4）。

图4 2000-2022年某些地区、国家和经济体

的专利合作条约的申请

四、全球人工智能领域的专利活动

本节呈现了自2000年以来各地区、国家和经济体在人工智能专利方面的趋势。人工智能被确定为关键或新兴技术，报告利用欧洲专利局全球专利指数数据库中的国际专利数据进行了技术层面的分析。

相关专利活动包含13个类别，这些类别基于由计算机协会开发的分类法，该分类法在世界知识产权组织（WIPO）之前关于人工智能专利的研究中使用过。人工智能技术根据发明的工作方式定义，包括机器学习、逻辑模型和模糊逻辑等类别。功能应用反映了发明的作用，包括计算机视觉、控制系统、测量和测试以及知识表示。应用领域反映了发明设计使用的地方，包括生命科学、交通、能源管理和工业及制造应用等类别。

根据这个分类法，2000年至2022年间全球大约授予了190,000项人工智能专利。2022年，大约有40,000项人工智能专利授予了来自中国的发明人，来自美国的发明人约为9,000项（图5）。根据技术、应用或领域，机器学习、个人设备和计算以及计算机视觉是获得专利数量最多的类别。在美、中、日、韩四国中，中国的发明人在所有三个类别中都获得了最多的专利。在美国，发明人在机器学习领域获得了最多的专利，其次是个人设备和电信应用（图6）。

图5 2000-2022年授予发明人的全球人工智能实用

专利（按选定国家或经济体分类）

图6 2000-2022年在全球范围内授予人工智能技术、功能应用和应用领域的实用专利（按选定国家分类）

五、结论

创新活动的动态系统，包括发明、知识转让、新产品和新工艺的引进，产生了从应对流行病的新疫苗到机器学习的进步等各种成果。从历史上看，参与创新活动往往仅限于高收入地区、国家和经济体；在这些地区，参与创新活动往往仅限于高收入男性。然而，这些趋势正在发生变化。专利和商标等知识产权指标显示了新产品和新工艺的兴起。中等收入国家的专利和商标活动正在增加，中等收入国家越来越多地参与知识产权注册和其他创新活动。此外，由于全球供应链依赖于国际科技能力，这种相互关联性在国家安全、疾病传播以及全球和国内经济混乱方面产生了广泛的风险。

国际合作以及国家内部和国家之间的跨部门合作，都有助于开展具有全球重要意义的创新活动。在美国国内，有关大学和美国联邦实验室知识转让的年度统计数据显示，在新冠肺炎疫情期间，研究合作、技术许可和对初创企业支持的总体增长速度有所放缓。从研发到发明，再到发布新产品，创新的过程可能是漫长的，而最近的数据表明，总体而言，这种活动的发生率正在下降。根据公司自我报告的数据，美国企业推出与其他产品有显著不同的新产品的比例在3年内从2017年的19%下降到2020年的9%。

本报告中的数据突出说明了研发活动的地点和类型以及相关产出的变化，其中最主要的变化是中国作为全球发明产出贡献者的崛起，另一个显著的变化是大学在私营部门创新中发挥的作用越来越大，在过去十年中，大学向私营部门实体提供的许可证的数量增加了50%，这一增长得益于大学向初创企业和其他小公司的技术转让。然而，相对于整体经济而言，这一活动的规模还很小。总的来说，发明、知识转让和创新是改善国家和全球健康、福祉和安全所不可或缺的。

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