2.3.2国内省市申请专利统计分析。
具体到国内各地区的专利申请情况(如图6所示),其在整体上
图6 国内各省市物联网专利申请量
呈现东-中-西分布格局。经济发达的省市专利量居多,如广东、北京、上海、江苏、浙江,申请总和占国内申请总量的62%。这些省市都将物联网产业纳入本省市的战略规划,以创新联盟、示范工程等形式积极开展物联网建设。除了高校的参与,中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、深圳市远望谷信息技术股份有限公司、佛山市顺德区顺达电脑厂有限公司等企业也有很强的实力。而内蒙、宁夏、青海等西部省份的专利申请则远远落后。
2.3.3各国在美国申请专利统计分析。
图7 在美国申请量超过百件的国家和地区
数据表明,共有73个国家和地区在美国申请了物联网相关专利,其中大部分国家同时也在中国申请了物联网相关专利。这一方面说明了美国在物联网专利方面的地位还是要领先于中国,另一方面也说明了大家都非常重视中、美国两国的物联网市场。在全部的4万多件专利中,美国本国的申请量为18697件,占40%(第一位)。虽然也体现出了一定的“本国优势”,但远远不像中国国内专利表现得那么明显,这就说明了当前美国物联网市场各国的参与度还是要大大领先于中国。日本、韩国分别以11382、5571件的申请量位列第二、三位。同样的,如果将几个欧洲发达国家按照欧盟来统一考量,其申请量也将排在前三位。这也正显示了这些国家和地区目前在世界上物联网技术上的领先地位。一个尤其值得注意的问题是,中国在美国申请的物联网相关专利只有407件,仅排在第十位。尚不及美国在中国申请量的1/6,更不要说与中国在国内的申请量20771件比较了。可见中国在物联网领域的研发和技术创新方面具有国际水准的发明专利还是很少,那些已在国内申请专利的中国申请人尚没有将自己的发明创造拿到美国去获得认可和保护。这一方面是企业专利意识薄弱和技术战略模糊的表现,另一方面也是中国技术实力不足和国际化运作经验缺乏的结果。
2.4 竞争机构分析
经统计,先后有11247家机构在中国申请过物联网相关专利。在申请量排名前20的机构中(见图8),国内机构占了40%,大多位列中段。其中大学6所,企业有2家,显然目前中国物联网技术研究主要仍集中在高校,与其余12家外国机构全部是企业的情况相比,中国企业的研发参与程度很低。另外,在12家外国机构中,日本机构最多达到7家。韩国企业有4家排在前20位,其中韩国的三星电子株式会社以520件专利位列第一,明显领先其他企业。这主要归因于三星对RFID标签方面的大量研究,并且在制定RFID标签相关国际标准方面处于主导地位,其专利申请主题既涉及物联网设备的硬件结构方面,也涉及物联网的应用方面,对物联网产业链有比较广泛的覆盖。国内申请人排名第一的是中兴通讯股份有限公司,目前已经有物联网相关专利申请364件,申请专利的发明主题涉及手机防盗、支付、家庭物联网的设置、RFID标签的分发、访问、通信等硬件终端的管理、使用和配置,但是偏重应用层面,在基础硬件方面研究的不多,如电路板、通信模块等基础硬件的核心技术掌握在外国申请人手中。
图8 物联网相关申请量前20家的机构
另一方面,共有16846家机构在美国申请该领域的专利。在排名前20的机构中美国机构共14家,占总数的70%,且均为企业。这说明美国在物联网技术领域的研发机构比较多、研究较深并且处于行业的领先地位,更重要的是企业成为技术创新的主体,这有利于复杂技术的开发及成果的市场转化。中国没有任何机构出现在美国前20家机构名单中,说明就目前物联网技术而言,中国尚未能在美国争取到保护位置。
IBM公司和讯宝公司各自以绝对的优势分别位列第一、二位。IBM公司掌握了RFID射频标签和传感器的完整解决方案,拥有物联网专利千余件。IBM的物联网解决方案已经在肉制品食品跟踪、园艺植物生产运输监管、汽车生产运输等多方面得到应用。讯宝公司则是无线传感方面的世界领先公司,其生产的物联网计算机、工业采集器、条码扫描仪等物联网硬件产品,是公认的物联网高端产品。
2.5 专利地图及重点技术专利分析
为了进一步比较中美两国在物联网领域的研究热点,我们使用Thomson Innovation软件,绘制了中美两国物联网领域的专利地图。这种采用先进的文本挖掘技术对专利进行自动聚类的方法,可以得出清晰的可视化结果。如图9所示,海拔高的区域即为该领域的研究热点。
可以看出,两国的专利申请情况在专利主题内容、分布以及相互联系方面都有比较大的差异。美国专利申请主题比较多,有图像像素阵列、无线电台通信、磁场检测、光接受检测、光纤光、信号装置触控等主题,而高频研究热点却只有无线通讯设备。中国申请的数量不如美国多,但高频研究热点比较集中,主要围绕射频识别标签、位移传感器、电极敏感制备、层基体制造、光纤光、节点网络无线、网络无线通信、无线通信频率。相比较而言,美国专利覆盖的范围更广,技术更加分散,相互之间的联系不是非常的紧密;而中国在物联网领域的专利分布呈现出一种“局域性”,即技术重点更加突出,相互之间的联系更加紧密。这也从另一个侧面反映出中国物联网发展“基础薄,速度快”的特点。
利用该软件进一步分析发现,专利US4445118A(Navigation system and method)、US4468793A(Globalposition system (GPS)multiplexed receiver)、US4578678A(High dynamic global positioning systemreceiver)是本领域内最核心的专利,被引次数达到万次以上,研究内容主要是导航系统和方法、全球定位系统(GPS)多元化的接收器。这也是后续物联网发展的技术基础。而在近年的技术发展中,专利US7356343B2(Emergency location transceivers(ELT))、US7466975B2(GPS and non GPS positionfinder,emergency,MIMO,spread spectrum,CDMA,GSM and OFDM)、US7260369B2(Location finder,tracker,communication and remote control system)、US7236883B2(Aiding in a satellite positioning system)发挥了重要作用,被引次数超过百次,申请技术涉及紧急地点收发器(ELT)、GPS和非GPS测位仪、MIMO、扩展视谱、CDMA、GSM和OFDM、通信和遥控系统等领域,是目前物联网技术研究的基础技术,为后续的创新活动提供支撑。
图9 物联网技术专利地图
3 结论及建议
a.从专利申请量和成长曲线的角度来看,与美国的即将进入饱和期不同,中国的物联网技术发展还处于稳步增长的成熟期,虽然时间紧迫,但还是具有很大的发展空间。因此各级政府和企业应当统一思路,加大对物联网的政策与资金扶持力度,为物联网发展创造宽松的环境;各类科技部门积极进行物联网方面的研究与完善工作,继续保持研发热情,不断提升科研能力。
b.从专利申请的技术主题来看,中国在物联网技术的应用开发方面发展迅速,但对于基础理论的研究和核心技术的掌握则大大落后于美国。芯片设计制造能力较薄弱,核心专利不多,这些缺陷必将严重阻碍物联网在中国的发展。因此,今后应当加强物联网领域尤其是底层芯片、标签基础结构、数据读取存储和应答方法等基础性技术的研发,掌握一定的自主知识产权;对于难以规避的底层技术要尽早寻求专利许可,避免陷入被收取高昂专利费的被动局面。同时尽快研究制定并形成统一规范的技术标准和体系,保证物联网技术的健康可持续性发展。
c.从研究的主体看,国内目前物联网技术的研究主要集中在高校,企业申请的专利数量不足以形成规模效应,且商业运作模式不成熟。为了复杂技术的有效开发和成果的市场转化,建议强化企业在物联网领域技术创新中的主体地位,对一些有基础、优势明显的企业,通过项目承接、技术创新、资本运作、规模扩张、战略联盟等方式提升企业的研发实力。就全国而言,产业规模不够,相关产业链的稳固性和延伸性也不够,所以相关经营者还要根据市场经济规律探索出一套有效的商业运作模式。
d.对比中美两国物联网技术专利地图,中国在物联网领域的专利分布呈现出一种“局域性”,即技术重点更加突出,相互之间的联系更加紧密。但是研究的范围和涉及的领域明显落后于美国。这也从另一个侧面反映出中国物联网发展“基础薄,速度快”的特点。为了在下一轮技术发展中取得主动权,中国亟待新的技术突破口。结合近年来增长比较快的技术主题:涉及通信技术的二次电波应答器和无线传播收发、应答、转发。中国在通信技术上拥有实力较强的国际级大公司,这些新兴热点领域可作为中国物联网技术发展的突破口。
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