引言
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)的產(chǎn)生和發(fā)展是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的新一輪信息技術(shù)革命，它是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。其定義為通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。目前，美國(guó)、歐盟等都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。中國(guó)也正在高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究。工業(yè)和信息化部會(huì)同有關(guān)部門(mén)，正在新一代信息技術(shù)方面開(kāi)展研究，以形成支持新一代信息技術(shù)發(fā)展的政策措施。
本文擬從專(zhuān)利技術(shù)視角，運(yùn)用專(zhuān)利情報(bào)分析方法，從申請(qǐng)趨勢(shì)、技術(shù)領(lǐng)域、區(qū)域分布、競(jìng)爭(zhēng)機(jī)構(gòu)、核心技術(shù)等方面分析中、美兩國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況，比較兩國(guó)存在的研究差異，判斷目前兩國(guó)所處的技術(shù)發(fā)展階段，預(yù)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來(lái)在中美兩國(guó)的發(fā)展方向和趨勢(shì)，以期為中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展提供信息參考。
1 分析方法與數(shù)據(jù)來(lái)源
1. 1 分析方法
專(zhuān)利情報(bào)分析是指對(duì)來(lái)自專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)和專(zhuān)利公報(bào)中大量的、個(gè)別的專(zhuān)利信息進(jìn)行加工及組合，并利用統(tǒng)計(jì)方法或技術(shù)手段使這些信息具有縱覽全局及預(yù)測(cè)的功能，并且通過(guò)分析將原始的專(zhuān)利信息從量變到質(zhì)變，使它們由普通的信息上升為有價(jià)值的情報(bào)。本文針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)及中美兩國(guó)的實(shí)際情況，從物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)利的申請(qǐng)總量和專(zhuān)利的分布情況等幾個(gè)方面展開(kāi)分析，采用的專(zhuān)利情報(bào)分析方法主要包括:申請(qǐng)趨勢(shì)分析、技術(shù)成長(zhǎng)曲線分析、技術(shù)主題分析、重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域分析、重要研究機(jī)構(gòu)分析等。
1. 2 數(shù)據(jù)來(lái)源
根據(jù)上海市知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)給出的提示和相關(guān)文獻(xiàn)的檢索，確定本研究的檢索關(guān)鍵詞為:物聯(lián)網(wǎng)、電子標(biāo)簽、射頻識(shí)別、二維碼、無(wú)線通信、全球定位、傳感器、IPV6。按小類(lèi)確定專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)，如表1所示，確保最大范圍地包含該產(chǎn)業(yè)發(fā)明創(chuàng)造所涉及到的領(lǐng)域，同時(shí)剔除不涉及的領(lǐng)域，提高檢索的準(zhǔn)確度。將關(guān)鍵詞和分類(lèi)號(hào)邏輯與結(jié)合構(gòu)建檢索式，分別在中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(SIPO)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)和美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局(USPTO)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索獲得兩國(guó)的專(zhuān)利信息數(shù)據(jù)。檢索的結(jié)果為:SIPO中物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)利共32629件;USPTO中物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)利共46809件。
表1 按小類(lèi)確定的專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)
2 中美兩國(guó)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)利情報(bào)對(duì)比分析
物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐最早可以追溯到1990年施樂(lè)公司的網(wǎng)絡(luò)可樂(lè)販?zhǔn)蹤C(jī)，而物聯(lián)網(wǎng)(the Internet of Things)這個(gè)概念是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在美國(guó)召開(kāi)的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議首先提出。美國(guó)作為物聯(lián)網(wǎng)概念提出以及應(yīng)用實(shí)踐最早的國(guó)家，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的研究、發(fā)展和應(yīng)用非常的重視�，F(xiàn)任美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在2009年上臺(tái)后明確提出“物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)論”，將基于傳感網(wǎng)的“智慧地球”計(jì)劃上升至國(guó)家戰(zhàn)略。此外，美國(guó)還在全球推行EPC標(biāo)準(zhǔn)體系，力圖主導(dǎo)全球物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，確保美國(guó)在國(guó)際上的信息控制地位。
中國(guó)早在1999年就啟動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)核心傳感網(wǎng)技術(shù)研究，研發(fā)水平處于世界前列。2009年8月，溫家寶總理視察無(wú)錫新區(qū)時(shí)提出“感知中國(guó)”中心戰(zhàn)略。其后，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫(xiě)入“政府工作報(bào)告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注。對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅有助于中國(guó)工業(yè)化和信息化的融合，也有助于中國(guó)搶占信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮的制高點(diǎn)。
2.1 專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)和成長(zhǎng)曲線分析
中美兩國(guó)歷年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量的變化情況如圖1所示。作為最早產(chǎn)生物聯(lián)網(wǎng)概念的國(guó)家，美國(guó)由1970年Load Cushion的申請(qǐng)開(kāi)啟了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展之路。經(jīng)過(guò)22年的緩慢增長(zhǎng)，1993年其年申請(qǐng)量突破百件。從2001年開(kāi)始，也就是“智慧地球”國(guó)家戰(zhàn)略化兩年后，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)專(zhuān)利的申請(qǐng)?jiān)诿绹?guó)呈現(xiàn)出爆炸性的發(fā)展，每年的申請(qǐng)量都在千件以上，2008年更是達(dá)到了峰值5603件，之后出現(xiàn)了一定的回落，但仍保持在每年2000件以上。
另一方面，中國(guó)從1985年開(kāi)始就有了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)利的申請(qǐng)。發(fā)展的勢(shì)頭基本上落后美國(guó)約3~5年，2001-2005年為高速發(fā)展期，2006-2010年穩(wěn)中有升，表現(xiàn)出良好的成長(zhǎng)性。2011年專(zhuān)利申請(qǐng)量有所回落，很重要的一個(gè)原因是專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)的滯后性，即2010年申請(qǐng)的專(zhuān)利至公開(kāi)需要一段審查時(shí)間。
圖1 中美兩國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)曲線
“技術(shù)生命周期理論”認(rèn)為技術(shù)的成長(zhǎng)經(jīng)歷四個(gè)階段:萌芽期、成長(zhǎng)期、成熟期、飽和期。整個(gè)周期以圖形表示就像S型曲線，如同人類(lèi)的生命周期，因此又被稱(chēng)為“成長(zhǎng)曲線”。本文根據(jù)中美兩國(guó)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)利歷年的申請(qǐng)量，運(yùn)用Logistic Curve Model預(yù)測(cè)模擬中美兩國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的成長(zhǎng)曲線。選擇LogletLab2軟件計(jì)算Logistic增長(zhǎng)模式，采用的模型公式為:
其中，P(t)為專(zhuān)利累積數(shù);α代表S曲線斜率，即技術(shù)成長(zhǎng)率;β代表成長(zhǎng)曲線中轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn);k則代表成長(zhǎng)的飽和水平，并定義[k×10%，k×90%]為成長(zhǎng)區(qū)間，也就是成長(zhǎng)期轉(zhuǎn)為成熟期所需的時(shí)間。
圖2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)Logistic成長(zhǎng)曲線
得到中美兩國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的成長(zhǎng)曲線，如圖2所示�？梢钥闯�，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中美兩國(guó)經(jīng)歷的發(fā)展時(shí)間大不相同，但目前均處于相同的發(fā)展階段-成熟期。相比較而言美國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)利技術(shù)已經(jīng)接近飽和期，而中國(guó)還處于成熟期的正中，還有相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和發(fā)展的空間。從預(yù)測(cè)的情況來(lái)看物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展將在2015年左右進(jìn)入飽和期，比美國(guó)晚3年左右。最終中美兩國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)利量將分別達(dá)到4．7萬(wàn)件和5．4萬(wàn)件左右。也就是說(shuō)，對(duì)于中國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展留給我們的時(shí)間相當(dāng)緊迫，但是發(fā)展空間還是十分巨大的。
2.2 專(zhuān)利技術(shù)領(lǐng)域分布分析
按照IPC大類(lèi)對(duì)中美兩國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以了解兩國(guó)專(zhuān)利技術(shù)主題申請(qǐng)情況。如圖3所示，無(wú)論中國(guó)還是美國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)利研究重點(diǎn)都集中在G部(物理)和H部(電學(xué))，相關(guān)專(zhuān)利都占到了各自全部專(zhuān)利的90%以上。顯然，目前物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)原理研究(G部)及其在電學(xué)方面的應(yīng)用研究(H部)是兩大主要研究?jī)?nèi)容，在生活需要、作業(yè)運(yùn)輸、固定物建筑等領(lǐng)域的相關(guān)研究應(yīng)用還未深入展開(kāi)。對(duì)比兩國(guó)的具體情況發(fā)現(xiàn)，中國(guó)更偏重于電學(xué)應(yīng)用方面的研究，而美國(guó)的專(zhuān)利則更集中在工作原理方面。
圖3 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)利IPC按大類(lèi)分
詳細(xì)分析兩國(guó)在各自側(cè)重技術(shù)主題中的具體信息發(fā)現(xiàn)，中國(guó)在基本電氣元件和電通信技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)了大量的專(zhuān)利，其申請(qǐng)量占了該部的86%，集中在通信、數(shù)字信息傳輸、半導(dǎo)體器件、傳輸、電話通信和直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電池這幾個(gè)方面(圖4(a));而美國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)工作原理方面申請(qǐng)的專(zhuān)利集中在G01(測(cè)量、測(cè)試)、G06(計(jì)算、推算、計(jì)數(shù))、G08(信號(hào)裝置)三個(gè)領(lǐng)域，申請(qǐng)量占了該部的94%，其中信號(hào)裝置、無(wú)線電定向、電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理、測(cè)量距離、數(shù)據(jù)識(shí)別五大領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)突破千件(圖4(b))。顯然，美國(guó)作為物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生和最早應(yīng)用的國(guó)家在底層技術(shù)方面擁有非常大的專(zhuān)利優(yōu)勢(shì)，比如物聯(lián)網(wǎng)使用傳感器和RFID設(shè)備芯片結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)硬件技術(shù)。而中國(guó)申請(qǐng)涉及的技術(shù)主題則多是使用底層芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的二次開(kāi)發(fā)。這一方面是因?yàn)樽鳛槲锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的后進(jìn)國(guó)家，國(guó)內(nèi)更側(cè)重物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研發(fā);另一方面也反映出中國(guó)芯片設(shè)計(jì)制造能力較薄弱的現(xiàn)狀，需要引起足夠的重視并加以改進(jìn)。
圖4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究重點(diǎn)
2.3 專(zhuān)利地區(qū)分布分析
2.3.1 各國(guó)在華申請(qǐng)專(zhuān)利統(tǒng)計(jì)分析。
目前在中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)利共申請(qǐng)32629件，其中發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)17726件，發(fā)明授權(quán)6247件，實(shí)用新型8462件，外觀設(shè)計(jì)194件，發(fā)明專(zhuān)利略低于實(shí)用新型專(zhuān)利，但高于中國(guó)國(guó)內(nèi)累計(jì)授權(quán)專(zhuān)利中，發(fā)明專(zhuān)利數(shù)量只占實(shí)用新型專(zhuān)利42%，說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)屬于源頭創(chuàng)新的新科技。
從申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人的國(guó)別看，共有55個(gè)國(guó)家和地區(qū)在中國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利，說(shuō)明各國(guó)都很重視中國(guó)市場(chǎng)，通過(guò)專(zhuān)利申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)各自在中國(guó)市場(chǎng)上的專(zhuān)利戰(zhàn)略部署。圖5列出了申請(qǐng)量100件以上的國(guó)家和地區(qū)。其中，國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)量為20771件，占64%，表現(xiàn)出一定的“本國(guó)優(yōu)勢(shì)”。作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，日本、美國(guó)、韓國(guó)分別以4424、2626、1959件專(zhuān)利申請(qǐng)位列第二、三、四位，并且這三個(gè)國(guó)家都是與中國(guó)貿(mào)易關(guān)系非常緊密的國(guó)家。緊隨其后的是歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家，如果將歐盟作為一個(gè)整體，那么其在華專(zhuān)利申請(qǐng)量甚至還要超過(guò)美國(guó)，也反映出了歐盟對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和中國(guó)市場(chǎng)的重視。
圖5 在中國(guó)申請(qǐng)量超百件的國(guó)家和地區(qū)
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本文標(biāo)題：基于專(zhuān)利視角的中、美物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)比較研究(上)
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