经济导刊
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我国智慧城市智能化创新发展与专利技术发明

田力普 来源:本刊编辑部 2019.01.07 14:50:45

   

芝加哥大学博士、哈佛大学经济学教授爱德华·格莱泽在《城市的胜利》一书中提到,城市是人类最伟大的发明。而知识产权的主要任务就是保护人类的发明,即创造出自然界不存在的事物。城市的成长是有历史的,进入后现代社会,人工智能赋予了城市新的能量。

 

AI技术快速发展  中国后来居上

人工智能(AI)的概念于1956年首次提出,经过几十年的发展,已经衍生出许多相关技术。1997年,IBM“深蓝”通过人工智能的支持战胜国际象棋冠军,从此AI技术进入快速发展阶段,2000年开始, AI技术发展进入深度学习阶段。

总体来说,全球AI相关技术专利的申请主要经历三个阶段(图1)1956-80年代初是缓慢积累过程;80年代后期-2008年,专利积累增幅明显;2010年出现井喷式增长,专利数量直线上升。人工智能涉及的领域很广,通过对AI相关主要技术的专利申请数据分析发现),如果一个领域出现技术创新,相关技术专利布局呈现井喷式增长,预示着今后3-5年,相关技术的市场和应用也会呈现爆发式增长。经过几十年的积累,人工智能及其相关主要技术,特别是对智慧城市的技术支撑,已经开始走向产品化、市场化。

从全球AI相关主要技术的专利申请人排名(IBM、微软、高通、谷歌、三星、微软技术专利、GE、INTEL、AMAZON、苹果)看,前十位中美国占九席。在几乎所有的高科技领域,美国在全球都处于领先地位,作为近年来的热点研发领域人工智能也不例外。很多人工智能技术的大公司,都来自于美国。

   

中国成为全球最重要的专利申请国家

从全球各国的专利局数据可以看出,人工智能核心技术的专利申请量(图2),美国走在了世界各国的前列,中国排名第二,第三名是欧盟。各国申请量差距明显,美国的申请量甚至大于其他所有国家申请量的总和。但从某一件专利的技术含量和质量来看,可能存在更大差距。在人工智能相关主要技术的专利申请量上(图3),中国也仅次于美国,位居全球第二。过去全球创造发明的国家布局,基本上美、日、欧是第一方阵,中国和其他国家排在后面。中国加入WTO之后,由于中国部署创新驱动战略、加大创新资金投入,国家专利产出快速增加,在数量上已经连续几年占据世界第一。

同时,全球的创新者也把目光投向中国。现在全球最重要的两个专利申请国家是美国和中国。全球的创新者考虑创新成果专利的国家布局时,第一要在美国申请,第二个便是在中国申请,而不再是日本、韩国,其原因就在于中国的创新环境和知识产权保护,都已经走在了世界的前列。

中国申请人在全球的专利申请数量排名,第一是华为公司,第二是国家电网,此外国企和互联网公司的申请数量较多(图4)。中国申请人在中国的专利申请量中,百度、国电及浙大等一些高校走在前列。

 

AI的三个关键技术领域

人工智能的第一个关键技术领域是自然语言处理。相关的专利国外布局比较早,而且数量比较多。在国内,早期处于薄弱环节,但是近两年专利申请数量大幅增长。(图5)。

第二个关键技术领域是人脸识别,这项技术已经在手机和各场景中得到了广泛应用。人脸识别技术领域的国外专利布局较早,而我国作为后发国正在快速追赶,2012年,申请数量开始大幅增长。

第三个关键技术领域是深度学习技术。该领域我国启动稍晚,但是2015年前后出现了飞速增长,这个趋势目前还在持续。

AI技术在智慧城市的应用

    人工智能技术在智慧城市的应用领域众多,所有应用领域都和在城市生活的所有居民息息相关,其中最活跃的领域是智能交通(图6)。交通堵塞问题是包括北京在内的全国很多大城市、以及世界一些大城市的“城市通病”,目前和智能交通有关的解决方案是一个非常活跃的研发领域,也有很多产品。但真正把它投放到市场,让每个城市的交通参与者有获得感,可能还有很长的路要走。第二大领域是智能电网,该领域的全球专利申请数量超过八万件;第三大领域是智能医疗、智能家居和智能环保等。在智能物流、智能城市管理等方面也有大量专利发明。

图6  智能交通专利

 

这是2017年有关智能交通的专利发明,这个智能交通系统,可以通过各模块配合使用,及时监控城市道路的车流和人流状况,根据每个路口不同的人流量和车流量,及时调整红绿灯的显示时间与时长,达到动态调整的目的,能够有效舒缓城市交通拥堵,提升交通运行效率。

这是2016年有关智能物流的专利发明——自动跟随购物车,它能够识别目标人物、辨别声音、识别周围环境,自动跟踪目标前行,进行购物。

这是一种智能井盖,它内置芯片,载有“身份证”信息,井盖被打开即向后台汇报,可监控水流浊度、水流量、水速等信息。通过智能化功能的植入,它可以具有城市管理的功能。

智能医疗也是一个非常活跃的研发领域,我国在这方面也有很多投入,很多机构和研究人员在从事这方面的研究,研究范围广泛,包括数字医院、远程会诊、临床决策、专家系统等等。上图是一种智能医疗系统专利。它可以接收并分析来自用户端的数据以创建或更新用户档案,并能够基于分析结果判断用户是否需要专家治疗。在判断认为需要专家治疗时,服务器将用户档案和专家档案进行匹配以生成专家推荐列表,并将专家推荐列表发送给用户端。

城市是人类最伟大的发明,城市发明不是终结,而是开始,还要不断的创新发展。现阶段应用人工智能,引入计算机、自动化、物联网、互联网等先进技术,使人的生活更便利、更舒适、效率更高。而专利技术发明申请与知识产权法作为保护人类发明的重要手段,未来将对智慧城市的创新发展做出重要贡献。

(编辑  季节)



* 田力普,中国知识产权研究会理事长,原国家知识产权局局长、党组书记。

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