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2021年细分领域的美国专利发展态势——人工智能专利增长最多
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█武汉大学科教管理与评价研究中心 陈立新 张琳 黄颖
第二部分 2021年美国发明专利统计分析报告
13 美国专利各类别和领域的发展状况
13.2 细分领域的美国专利发展态势
虽然IPC是国际通用的专利分类号，但是随着某些技术的快速发展，该类发明数量暴增，导致IPC分类号下这些类别的专利数量特别巨大，造成了IPC小类下的专利数量多寡不均的现象。例如2021年，美国专利涉及的国际专利分类号小类（IPC四位编码）共计631个，有203个小类的专利数量不超过100项，但IPC小类G06F（数据处理）的专利数量却达到5万多项。针对这种情况，本报告将某些专利数量特别多的小类进行拆分和细化，将同一部类下专利数量特别少的小类进行合并，重新划分了54个技术细分领域的类别，同时兼顾了美国专利、欧洲专利和中国专利的情况。一项专利可能会涉及到多个技术领域，2021年平均每项美国专利涉及到2个技术领域。
IPC共分为8个部。A部为人类生活必需，本报告将其划分为5个技术领域，包括农业（1）、生活用品（2）和医学（3-5）。B部为作业和运输，包括加工作业（6-7）和运输（8-10）。C部为化学，包括材料化学（11）、化工（12）、有机化学（13-14）、生物化学（15）。D部为纺织和造纸，本报告将其归为一个技术领域（16）。E部为固定建筑物，也归为一个技术领域（17）。F部为机械工程，划分为发动机和泵（18）、一般机械和武器（19）、照明与制冷制热（20）3个领域。
G部为物理，H部为电学。这两个部的专利数量较多，分别划分了16个和18个技术领域。G部包含一般物理和计算机两个方面。一般物理包括6个领域：测量（21-23）、光学（24）、控制（25）、展示显示（26）。计算机包括5个硬件领域：接口（27）、CPU（28）、零部件（29）、知识模式与架构（30）、信息存储（36）；还包括5个软件领域：计算机应用（31）、安全（32）、数据识别（33）、图像处理（34）、电子商务和管理系统（35）。
H部电学包含电子电气方面和电通信方面，各有9个技术领域。电子电气方面包括电气元件（37）、电池（42）、发电（43）、电路（44）、电热（45）和半导体（38-41）。电通信方面包括传输系统（46）、数字传输（47）、交换网络（48）、控制协议（49）、控制程序（50）、图像通信（51）、无线网络（52）、无线业务（53）、广播和电话（54）。
表13.2-1 美国专利的技术细分领域的数量分布和增长率
技术领域 | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | |
1 | 农业和食品 | 7830 | 8575 | 8664 | 7788 | 8115 | 7559 | 7875 |
2 | 生活和运动用品 | 14797 | 16201 | 16713 | 14484 | 14528 | 13347 | 12948 |
3 | 医学诊断与外科 | 15856 | 17137 | 17295 | 13660 | 13812 | 12367 | 12057 |
4 | 医学治疗和护理 | 16582 | 17829 | 18241 | 15140 | 15836 | 14809 | 14362 |
5 | 药物和家庭日用化学品 | 14500 | 15117 | 14689 | 13627 | 14330 | 13209 | 13859 |
6 | 分离和混合加工作业 | 12620 | 14043 | 14121 | 12443 | 12800 | 11848 | 11863 |
7 | 成型加工作业 | 19463 | 21265 | 21051 | 17637 | 17421 | 15821 | 15519 |
8 | 一般车辆 | 18545 | 20208 | 20351 | 17190 | 16876 | 14874 | 14113 |
9 | 铁路、船舶和飞行器 | 5974 | 6813 | 6307 | 5157 | 4983 | 4071 | 3843 |
10 | 包装和储运 | 8549 | 9365 | 9762 | 8504 | 8539 | 7889 | 7781 |
11 | 材料化学与纳米 | 9945 | 11594 | 12153 | 10609 | 11636 | 10930 | 11126 |
12 | 化工 | 9424 | 10653 | 10846 | 10038 | 9850 | 9193 | 8837 |
13 | 有机化学 | 12028 | 13182 | 13553 | 12889 | 13735 | 13615 | 14675 |
14 | 有机高分子化合物 | 6947 | 7954 | 7783 | 6998 | 7374 | 7140 | 6856 |
15 | 生物化学 | 8383 | 8980 | 8916 | 8616 | 8603 | 8102 | 8000 |
16 | 纺织、造纸和印刷 | 6035 | 6722 | 6853 | 6107 | 6338 | 6563 | 7138 |
17 | 建筑和采矿 | 11227 | 12829 | 13425 | 11198 | 10983 | 10084 | 9783 |
18 | 发动机和泵 | 11285 | 13027 | 13518 | 11801 | 11381 | 9643 | 9490 |
19 | 一般机械和武器 | 14171 | 16158 | 16824 | 14363 | 14753 | 13291 | 12874 |
20 | 照明与制冷制热 | 10473 | 12589 | 13439 | 10976 | 10481 | 9125 | 8514 |
21 | 物理测量 | 12107 | 13860 | 15075 | 12239 | 12559 | 10912 | 10051 |
22 | 材料测试 | 10183 | 11590 | 11743 | 10303 | 10301 | 9243 | 8866 |
23 | 光电辐射测量与核物理 | 12303 | 13677 | 13706 | 11315 | 11685 | 10467 | 9858 |
24 | 光学和摄影 | 17748 | 20907 | 21935 | 18098 | 18555 | 18037 | 17612 |
25 | 物理信号和控制 | 17010 | 19062 | 18964 | 16026 | 14886 | 12366 | 11866 |
26 | 显示展示用品和声学 | 12125 | 13346 | 13301 | 10757 | 10932 | 9795 | 9360 |
27 | 计算机接口 | 19405 | 22044 | 21842 | 17638 | 16348 | 14670 | 13113 |
28 | 控制器和运算器（CPU） | 11322 | 11777 | 10904 | 9834 | 11621 | 12235 | 12237 |
29 | 计算机一般零部件 | 21245 | 21291 | 17682 | 14949 | 15908 | 15944 | 15599 |
30 | 计算机模式体系架构 | 13344 | 11610 | 9146 | 7519 | 8580 | 8955 | 9999 |
31 | 计算机应用与软件工程 | 23528 | 24904 | 26403 | 18894 | 18718 | 17972 | 17342 |
32 | 计算机安全 | 7488 | 7893 | 7402 | 5811 | 6037 | 5750 | 5768 |
33 | 数据识别 | 14429 | 14454 | 12673 | 10512 | 10168 | 9301 | 9672 |
34 | 图像处理 | 13666 | 14019 | 12304 | 9221 | 8576 | 7500 | 6205 |
35 | 电子商务和管理系统 | 15299 | 15901 | 14969 | 10390 | 10178 | 8163 | 7918 |
36 | 信息存储 | 6201 | 6981 | 6958 | 6159 | 7001 | 7455 | 7982 |
37 | 电气元件和结构部件 | 17197 | 19658 | 20458 | 17802 | 18678 | 17545 | 16563 |
38 | 半导体制造 | 10212 | 11905 | 12148 | 11223 | 12347 | 12342 | 11666 |
39 | 半导体零配件 | 6512 | 7319 | 7216 | 6648 | 6913 | 6335 | 5715 |
40 | 半导体元件 | 14003 | 16488 | 16982 | 15417 | 16647 | 16643 | 16141 |
41 | 半导体组件与集成电路 | 14610 | 16561 | 16161 | 13726 | 14339 | 13318 | 11288 |
42 | 电池 | 5476 | 6107 | 5702 | 4879 | 4951 | 4344 | 4378 |
43 | 发电和输变电 | 12675 | 13884 | 15135 | 13215 | 13190 | 11416 | 9810 |
44 | 基本电子电路 | 7036 | 8847 | 8921 | 6904 | 7707 | 7941 | 7966 |
45 | 电热与等离子体 | 3278 | 4231 | 4699 | 3914 | 4191 | 4092 | 3958 |
46 | 通信传输系统 | 9030 | 10714 | 11590 | 10545 | 10683 | 9630 | 9990 |
47 | 数字信息传输 | 14927 | 15395 | 14434 | 11870 | 12046 | 11041 | 11038 |
48 | 数据交换网络 | 13119 | 15007 | 15041 | 12918 | 12809 | 11508 | 10558 |
49 | 数据传输控制协议 | 12917 | 14658 | 14596 | 12150 | 12327 | 10618 | 9303 |
50 | 数据传输控制程序 | 11310 | 13417 | 13147 | 10329 | 9709 | 7369 | 5435 |
51 | 图像通信 | 16937 | 19710 | 19850 | 17408 | 17997 | 16999 | 17126 |
52 | 无线通信网络 | 19583 | 21585 | 21863 | 19385 | 20018 | 18139 | 16982 |
53 | 无线通信业务 | 8445 | 9879 | 10237 | 9352 | 9206 | 7686 | 6754 |
54 | 广播和电话 | 7289 | 9220 | 9816 | 9257 | 10027 | 9448 | 9128 |
2021年，美国授权专利数量较多的领域包括：计算机应用与软件工程、计算机一般零部件、无线通信网络、成型加工作业、计算机接口、一般车辆、光学和摄影、电气元件和结构部件、物理信号和控制、图像通信、医学治疗和护理、医学诊断与外科、电子商务和管理系统，这些领域的专利数量均超过1.5万项。大部分的美国授权专利属于G部物理和H部电学，信息技术是美国专利研发的主要方向。
与上一年相比，2021年只有在计算机模式体系架构（人工智能）领域的美国专利增长率为正值，达到了15%。计算机模式体系架构主要包括机器学习、人工智能。从长期（2015-2021年）来看，图像处理、数据传输控制程序、电子商务和管理系统、铁路、船舶和飞行器、数据识别、计算机接口、物理信号和控制、数据传输控制协议、计算机一般零部件、计算机应用与软件工程、数字信息传输、计算机模式体系架构等领域的专利数量增长较多，年均增长率为17%至6%。
图13.2-1 近年来美国发明专利各领域的数量增长情况
图13.2-2 2015-2021年美国发明专利各领域的数量占比（占该年美国全部发明专利的比例）
致谢
感谢大连理工大学刘则渊教授、河南师范大学梁立明教授、科技部中国科学技术发展战略研究院武夷山研究员、大连理工大学丁堃教授、大连理工大学杨中楷教授对本报告的大力支持与帮助。同时，向以不同形式对本报告提出意见和建议的专家学者们表示诚挚的感谢。
如需要中美欧日韩五局及PCT专利数据、专利报告，以及咨询相关专利问题请添加微信号。
https://blog.sciencenet.cn/blog-681765-1357496.html
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