【摘要】近年来，以深度学习为中心，人工智能（Artificial Intelligence，AI）相关技术发展迅猛，跨领域申请的人工智能相关专利也不断增加，预计未来人工智能相关的技术开发和专利申请还会持续增加。为了明确国内外人工智能相关的专利申请现状，日本专利局（JPO）于2022年10月26日公布了2022年人工智能调查报告。

2022年人工智能相关专利申请调查的内容主要包括AI相关发明申请的总体动向、申请趋势、重要技术分支、专利申请人以及世界各国的AI申请动向。

1. 人工智能发明的定义与调查对象

本次调查AI相关的范围限定：

（1）AI核心发明：机器学习技术，包括神经网络、深度学习、辅助机器、强化学习等；作为人工智能基础的数学或信息处理技术特征的发明，包括知识库模型、模糊逻辑等。

（2）AI应用发明：人工智能基础的数学或信息处理技术特征的技术，应用于图像处理、语音处理、自然语言处理、机器控制与机器人技术、诊断/检测/预测/优化系统等各种技术。

如图1所示，此次专利调查对象是1988年至2020年日本国内专利申请、PCT国际专利申请中指定国为日本的专利申请，共计57,072件。

其中，集合A（G06N：AI核心发明）共有17,729件，集合B（AI应用发明）共有19,735件，集合C（包括AI核心关键词）共有39,646件。

图1 AI相关发明专利集合

2. 总体动向

（1）自2014年起，AI相关发明数量急剧增加，2020年达到约5700件。G06N相关申请也稳步增加，2020年达到约2,400件。

图2  AI相关发明专利申请趋势

（2）2014年以来申请增长的主要原因是受第三次人工智能热潮的影响，包括神经网络在内的机器学习技术(其中深度学习技术占主要地位)发挥了主导作用。从图3可以看出，G06N3/02-3/10（神经网络）和G06N20/（机器学习）是推动第三次人工智能申请热潮的主要原因。

图3  技术领域专利申请数量（1991-2020）

（3）机器学习率长期保持在50%至60%左右，但从2013年开始上升，到2019年达到了90%。2020年虽然有所减少，但仍高达88%。可见近年来的AI相关发明通常是通过机器学习实现的。

（4）自2004年以来，AI相关发明的专利授权率^[1]逐年提高，2018年达到了85%。

[1] 专利授权率=""专利授权数量/（专利授权数量+驳回申请数量+FA后撤回或放弃的申请数量）。

3. AI相关发明申请技术领域分布

（1）为了探究人工智能相关发明的应用方向，JPO调查了AI相关发明的主要技术分类。2020年，发明申请共涉及60个以上FI技术分类。

（2）在G06N（AI核心技术）以外的主要技术分类中，G06T（图像处理技术）在2016年以后呈增加趋势，2019年以后超过G06N（AI核心技术），成为数量最多的主要技术分类。

（3）主要分类中占上位的还包括G06Q（商业，包括FI修订前的G06F17/60）、A61B（医疗诊断）、G01N（材料分析）、G06F16/（信息检索和推荐，包括FI修订前的G06F17/60）、G16H（医疗保健）、G05B（控制系统和协调）、G06F40/（自然语言处理）、H04N（视频处理）等，也属于AI的主要应用方向。

（4）“其他”类技术领域的申请数量也呈增加趋势，可见AI技术的应用范围正在扩大。

4. 重要技术分支：深度学习

（1）近年来，深度学习技术是AI相关发明申请增加的最大原因。与深度学习相关的AI发明在2014年之后急剧增加，但在2018年之后却停滞不前。

图4  AI相关发明与深度学习技术相关专利申请数量（2014-2020）

（2）深度学习技术中包括四种重要且常用的方法：卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）、递归神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）或短期记忆网络（Long Short Term Memory，LSTM）、深度强化学习（Deep Reinforcement Learning，DRL）、变换器（Transformer）^[2]。

（3）CNN在2019年有所减少，但在2020年恢复增加。2018年之后，RNN或LSTM、深度强化学习呈持平的趋势。另外，2017年开始申请变换器相关专利，并逐渐增加，2020年超过了深度强化学习。

图5  AI相关发明与深度学习技术相关专利申请数量（2014-2020）

[2] 2017年发表的深度学习模型。在处理自然语言等的时间序列数据这一点上与递归型神经网络相同，但是Transformer无需依次处理时间序列数据，与递归型神经网络相比，能够实现更多的并行化，可以缩短训练时间。

5. 申请人动向

图6展示了2014年至2022年6月的AI相关发明、深层学习相关发明的领先专利申请人。由于主要调查日本专利，所以日本公司占主要地位。其中涉及的技术类别包括视频处理（G06T、HO4N）、控制和机器人技术（G05B、B25J、B23Q）等。

在AI相关发明申请上，日本富士通申请数量最多，达到970件，日本电信电话、日立制作所分别位于前2、前3位。在AI深度学习相关发明申请上，佳能和富士通数量最多，均为384件。

图6  AI相关发明主要申请人专利申请数量

6. 各国申请动向

（1）各国G06N的相关申请呈增加趋势。美国和中国的申请数量尤其突出，是世界上的主要申请目的地。2019年，中国G060N的相关申请达到了25,994件，增速大于美国。

此外，韩国的申请数量也快速上升，超过了日本和欧洲。2019年，日本G06N的申请数量是中美日欧韩五个国家/地区中最低的。

图7  主要国家/地区G06N专利申请数量变化

（2）神经网络相关的申请动向，全球在G06N3/02-3/10(神经网络)申请数量整体呈增加趋势，特别是中国专利申请数量大幅超过其他国家。此外，韩国的专利申请增长率也很高。

（3）深度学习增长率在世界范围内呈减缓趋势，特别是在欧洲呈现明显减少。

（4）中国G06N专利申请多来自于大学（表1），可以看出产学合作的人工智能研究正蓬勃发展。另一方面，美国G06N专利申请主要来自IBM、微软、谷歌等全球平台运营商。这些公司业务对日本市场有很大影响，今后应密切关注其研发和申请趋势。

表1  中美Top 5机构G06N相关专利申请数量及排名变化（2015-2019）