基于專利信息分析的區(qū)塊鏈研究*

王傳高 劉雪鳳

(中國礦業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院 徐州 221116)

2008年，中本聰發(fā)表《比特幣：一種點(diǎn)對點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》奠基性一文后，區(qū)塊鏈成為各界的研究熱點(diǎn)?；趨^(qū)塊鏈去中心化、不可篡改、透明性等特征，能解決中心化模式中低效率、高成本和安全可靠性差的問題，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金融交易、供應(yīng)鏈管理、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等多個領(lǐng)域，被認(rèn)為是未來科技研發(fā)創(chuàng)新的制高點(diǎn)，因而成為各國政府與國際機(jī)構(gòu)的政策熱點(diǎn)。鑒于目前文獻(xiàn)側(cè)重于區(qū)塊鏈的國內(nèi)發(fā)展與中美對比，缺乏全球性的數(shù)據(jù)分析，存在專利分析態(tài)勢分析以及技術(shù)發(fā)展預(yù)測不足等方面的缺陷，本研究目的在于：通過專利信息分析，提煉出全球區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的技術(shù)熱點(diǎn)、技術(shù)活躍度和技術(shù)潛在發(fā)展區(qū)等重要信息，為中國政府和企業(yè)制定區(qū)塊鏈發(fā)展戰(zhàn)略、技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 文獻(xiàn)綜述

目前文獻(xiàn)從多角度研究了區(qū)塊鏈，不同時期有不同研究重點(diǎn)，并得出了豐富的研究結(jié)論。早期研究探討區(qū)塊鏈基礎(chǔ)技術(shù)研究，聚焦于技術(shù)原理、技術(shù)特征[1-2]。隨著區(qū)塊鏈1.0、區(qū)塊鏈2.0、區(qū)塊鏈3.0的推進(jìn)，學(xué)者們開始挖掘區(qū)塊鏈在信息安全、新能源、醫(yī)療系統(tǒng)、信用體系、政府管理、數(shù)字金融以及知識產(chǎn)權(quán)等不同領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用場景[3-4]。學(xué)者們分析區(qū)塊鏈的分布式、去中心化、不可攥改性等特征帶來了便利性和效率[5-6])，認(rèn)同區(qū)塊鏈存在不安全性和隱私泄露等風(fēng)險[7-8]。區(qū)塊鏈理性方面，有學(xué)者分析了國內(nèi)相關(guān)法律規(guī)制與區(qū)塊鏈的疏離和法律悖論問題[9-10]。有學(xué)者以文獻(xiàn)計(jì)量研究為主，使用 CiteSpace 工具進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析和突發(fā)性檢測，追蹤了我國區(qū)塊鏈研究的熱點(diǎn)和前沿問題[11]，聚焦于區(qū)塊鏈專利文獻(xiàn)的國家分布、學(xué)科分布以及影響力分析等[12]。

專利是技術(shù)知識的主要表現(xiàn)形式，技術(shù)發(fā)展的時間和空間通過專利技術(shù)特征來表現(xiàn)[13]。專利是技術(shù)信息表征的重要載體，“通過專利信息分析，不僅可以揭示出技術(shù)包含的類別、構(gòu)成、功能、所有者等屬性及其狀況，而且通過對大規(guī)模專利數(shù)據(jù)的深度挖掘，能夠洞察與把握產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、分布、側(cè)重與發(fā)展路徑及方向”[14]。葛亮等梳理了全球區(qū)塊鏈發(fā)展現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)全球區(qū)塊鏈專利申請主要集中在中國和美國,中國申請量比美國大,美國的專利申請質(zhì)量和海外布局比中國強(qiáng)[15]。該研究側(cè)重于中美區(qū)塊鏈申請量和專利質(zhì)量的對比。劉星等研究了中美區(qū)塊鏈技術(shù)競爭態(tài)勢[16]。

從中美對比視角分析區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢[17]。胡海容等對我國區(qū)塊鏈及其分支領(lǐng)域進(jìn)行專利申請趨勢、法律狀態(tài)、地區(qū)分布、申請人分布在內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新態(tài)勢與IPC構(gòu)成、技術(shù)關(guān)聯(lián)、技術(shù)功效的研發(fā)態(tài)勢分析[18]。唐毅等揭示中國區(qū)塊鏈發(fā)展趨勢和研究熱點(diǎn)等,認(rèn)為區(qū)塊鏈專利大部分為應(yīng)用型的創(chuàng)新,關(guān)于基礎(chǔ)技術(shù)或底層核心創(chuàng)新的高質(zhì)量專利較少[19]。邵澤宇等分析了區(qū)塊鏈前沿主題演化路徑、專利權(quán)人與發(fā)明人的合作網(wǎng)絡(luò)族譜。指出區(qū)塊鏈成熟的技術(shù)領(lǐng)域、關(guān)鍵領(lǐng)域和重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域，但寥寥數(shù)語，語焉不詳[20]。徐飛飛探討了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用集中領(lǐng)域，對比中國與美國、韓國的專利質(zhì)量，技術(shù)研究熱點(diǎn)及其研究增長趨勢[21]。

總體而言，當(dāng)前區(qū)塊鏈專利信息研究的不足主要體現(xiàn)如下：第一，中國國內(nèi)研究以及國別對比(尤其是中美對比)研究較多，全球區(qū)塊鏈專利的總體態(tài)勢研究不足。第二，研究主題聚焦于區(qū)塊鏈權(quán)利主體分布、IPC申請量、技術(shù)熱點(diǎn)、技術(shù)運(yùn)用等領(lǐng)域，技術(shù)未來發(fā)展趨勢研究不足。上述研究缺陷導(dǎo)致無法為中國政府、企業(yè)和科研提供更準(zhǔn)確、更全面、更有預(yù)測性的專利信息支撐。本研究通過生命周期理論、專利申請趨勢和技術(shù)功效矩陣，將區(qū)塊鏈的專利信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)組合，分析全球區(qū)塊鏈現(xiàn)狀并預(yù)測未來發(fā)展趨勢。

2 研究設(shè)計(jì)和方法

2.1研究框架學(xué)者普遍認(rèn)為，“專利信息單元主要包括專利申請年度、專利發(fā)明人、專利權(quán)人、專利申請?zhí)枴＠诸愄?IPC)、專利申請的國家或地區(qū)、專利名稱、專利權(quán)利要求、專利優(yōu)先權(quán)項(xiàng)等，分別揭示技術(shù)興起與發(fā)展的時間、空間、技術(shù)所有者、技術(shù)范疇、技術(shù)功效、技術(shù)保護(hù)區(qū)域等屬性”[14]。通過專利信息數(shù)據(jù)組合和關(guān)聯(lián)挖掘，可以發(fā)現(xiàn)技術(shù)的時間、空間、類別、功能、分布以及技術(shù)主要覆蓋領(lǐng)域等方面的規(guī)律。論文的研究思路如下所示：第一，檢索全球區(qū)塊鏈專利信息。專利信息單元包括專利IPC分類、專利申請量、地區(qū)分布、創(chuàng)新主體、專利被引率等；第二，將檢索到的專利信息單元制作專利地圖；第三，分別對各類專利地圖進(jìn)行技術(shù)分析，研究技生命周期、技術(shù)活躍度和技術(shù)潛在發(fā)展前景；第四，得出研究結(jié)論，提出對策建議。

2.2數(shù)據(jù)來源與處理本文采用Incopat專利數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對全球區(qū)塊鏈專利進(jìn)行檢索。Incopat可檢索全球109個國家專利數(shù)據(jù)，并可將檢索到的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化表達(dá)，幫助了解技術(shù)領(lǐng)域的潛在技術(shù)，以便進(jìn)行專利價值評估與行業(yè)前景分析。檢索關(guān)鍵詞定為“blockchain”，鑒于該關(guān)鍵詞在化學(xué)醫(yī)藥領(lǐng)域也會表示高分子聚合物的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，故去除“A61大類”(醫(yī)學(xué))和“C部”(化學(xué))。檢索時間截至“2020-12-31”，檢索范圍是“全球”。為了排除多余專利數(shù)據(jù)的干擾，筆者對檢索到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了排查處理，刪除異常數(shù)據(jù)，合并同族專利，最終共得到專利數(shù)據(jù)20 875條。

2.3研究方法

2.3.1 專利文獻(xiàn)分析法 通過專利文獻(xiàn)分析研究區(qū)塊鏈的技術(shù)活躍度。專利文獻(xiàn)具有范圍大、內(nèi)容全、技術(shù)新、結(jié)構(gòu)規(guī)范等特征，但也往往文詞冗長、晦澀難懂，因而通過專利文獻(xiàn)分析法對文獻(xiàn)進(jìn)行聚類分析?！拔墨I(xiàn)分析法是通過研究不同數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)或相似程度，將關(guān)聯(lián)緊密、相似性高的數(shù)據(jù)聚集起來，發(fā)現(xiàn)同類數(shù)據(jù)的最大關(guān)聯(lián)度和相似性，或不同類別數(shù)據(jù)之間明顯的差異”[22]。本文對專利文獻(xiàn)的IPC類別、申請人、申請地以及被引率等信息單元進(jìn)行分析，尋找區(qū)塊鏈技術(shù)熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

圖1 技術(shù)功效矩陣

2.3.2 S曲線數(shù)學(xué)模型法 通過S曲線數(shù)學(xué)模型法確定區(qū)塊鏈所處的技術(shù)生命周期。生命周期是研究專利技術(shù)的一種重要方法，主要是通過專利申請或授權(quán)量、參與企業(yè)數(shù)與時間序列之間的變化來進(jìn)行推算，或者通過計(jì)算技術(shù)生長率、技術(shù)成熟指數(shù)、技術(shù)衰老系數(shù)和新技術(shù)特征系數(shù)等指標(biāo)來測算專利技術(shù)生命周期，并通過制作的技術(shù)生命周期圖來對分析結(jié)果進(jìn)行展示[23]。常見的技術(shù)生命周期分析方法有：S曲線數(shù)學(xué)模型法，技術(shù)生命周期圖法、專利指標(biāo)法和相對增長率法。區(qū)塊鏈專利發(fā)展時間較短但增速明顯，S型曲線中的Logistic曲線能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測那些增速顯著的技術(shù)生命周期。因此本文采用S曲線數(shù)學(xué)模型法研究區(qū)塊鏈技術(shù)生命周期。

2.3.3 技術(shù)功效矩陣 通過構(gòu)建技術(shù)功效矩陣識別區(qū)塊鏈潛在技術(shù)。技術(shù)功效矩陣通過研究專利文獻(xiàn)的技術(shù)主題和功能效果的特征構(gòu)建而成，對于尋找技術(shù)空白點(diǎn)、未來研發(fā)熱點(diǎn)、突破點(diǎn)以及規(guī)避技術(shù)雷區(qū)有很大幫助[24]。IPC分類設(shè)計(jì)遵循“功能分類”和“應(yīng)用分類”，與發(fā)明的功能或應(yīng)用方法密切相關(guān)。因此本文基于區(qū)塊鏈核心IPC類別構(gòu)建技術(shù)功效矩陣，矩陣構(gòu)建流程圖如圖1所示。

綜上所示，本論文的研究思路、研究框架和研究方法如圖2所示。

圖2 研究設(shè)計(jì)

3 區(qū)塊鏈專利信息的實(shí)證分析

3.1技術(shù)活躍度分析技術(shù)活躍度分析可以篩選某領(lǐng)域的的核心專利，找出有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地區(qū)，并掌握研發(fā)主體的技術(shù)布局，對自身技術(shù)發(fā)展與競爭具有重要意義。因此本文基于時間、空間兩個角度進(jìn)行技術(shù)活躍度分析，包括熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域、重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域、創(chuàng)新主體分布和地區(qū)分布趨勢等四方面研究。

3.1.1 熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域 從IPC申請量看，以大類為基準(zhǔn)時，全球區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)主要集中計(jì)算、推算、計(jì)數(shù)(G06)和電通信技術(shù)(H04)兩大類。為了進(jìn)一步細(xì)化區(qū)塊鏈專利技術(shù)的研究熱點(diǎn)，本文以小組分類為基準(zhǔn)，根據(jù)專利申請量得到區(qū)塊鏈專利申請量前10的小組分類表，并對核心專利技術(shù)關(guān)鍵詞聚類得到區(qū)塊鏈3種熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)：金融商業(yè)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域(詳見表1)。

表1 區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域

申請量前10的IPC類別都是從2015年開始才出現(xiàn)專利申請，2015-2020年專利申請趨勢如圖3、圖4所示。

圖3展示出金融商業(yè)領(lǐng)域區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)的的發(fā)展形勢。2015-2019年，應(yīng)用于股票、商品、金融衍生工具或貨幣兌換等交易方向，營銷、價格評估或確定方向，支付協(xié)議方向以及專用支付電路方向的專利年申請量增長迅速。因此可以確定金融商業(yè)是區(qū)塊鏈熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。這也應(yīng)證了同一時期，以數(shù)字貨幣為主的新型金融的產(chǎn)生與發(fā)展。但從數(shù)據(jù)上看，2020年金融商業(yè)的專利申請量減少，研究熱度開始下降。但本文認(rèn)為，2020年專利申請量的下降并不意味著區(qū)塊鏈在金融商業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入成熟期。從申請量上看，金融商業(yè)產(chǎn)業(yè)中上述四種核心技術(shù)領(lǐng)域的專利申請趨勢雖然有所下降，但2020年申請數(shù)量依舊可觀達(dá)到915件，占全年申請總量的13.2%，研發(fā)狀態(tài)火熱。從社會發(fā)展看，傳統(tǒng)的金錢交易由于金額較大和各國貨幣兌換比率不同，導(dǎo)致跨境支付時交易困難，而數(shù)字貨幣能夠應(yīng)對這種難題[25]。本文認(rèn)為隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)上行，跨境貿(mào)易將快速發(fā)展，數(shù)字貨幣也還有極大的發(fā)展前景。這也是前期金融領(lǐng)域區(qū)塊鏈發(fā)展的重要推動力。

圖3 金融商業(yè)專利申請趨勢

圖4 通信和數(shù)據(jù)處理專利申請趨勢

區(qū)塊鏈專利在金融商業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展從申請趨勢上看是有一定程度下降，但通信類和數(shù)據(jù)處理依然保持了良好的發(fā)展勢頭。圖4表明，以協(xié)議為特征的、檢驗(yàn)系統(tǒng)用戶身份或憑據(jù)裝置、傳輸控制規(guī)程和使用移位寄存器或存儲器用于塊式碼的密碼裝置的申請量是1 428件、1 142件、1 030件和473件，可以作為通信類技術(shù)熱點(diǎn)。特別是以協(xié)議為特征的專利在2020年的專利申請量達(dá)到483件，研發(fā)熱度最高。2020年，檢驗(yàn)系統(tǒng)用戶身份或憑據(jù)裝置的專利申請量與2019年相比減少了38%，從424件降到262件，下降幅度較大。G06F16/27適用于數(shù)據(jù)庫間或在分布式數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)復(fù)制、分配或同步，屬于數(shù)據(jù)處理類的新興技術(shù)。自2018年開始，這項(xiàng)技術(shù)的年增長量從2018年的29件擴(kuò)大到2020年的358件，至今沒有出現(xiàn)頹勢，有成為新一代技術(shù)熱點(diǎn)的潛力。本文認(rèn)為，區(qū)塊鏈可以通過大數(shù)據(jù)、信息加密等計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無法篡改和抵賴的信任體系，形成一種新型社會信任體制。這種“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”的雙軌模式能夠推動跨界合作發(fā)展，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)奠定基石，發(fā)展前景廣闊。

3.1.2 重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域 熱點(diǎn)技術(shù)可以根據(jù)當(dāng)前專利申請量來確定，而要尋找重點(diǎn)技術(shù)則需要結(jié)合單件專利的被引次數(shù)來進(jìn)行。將全球區(qū)塊鏈專利按照被引頻次進(jìn)行排列，被引率前10 的區(qū)塊鏈專利見表2。高被引區(qū)塊鏈專利仍集中于計(jì)算、推算、計(jì)數(shù)(G06)和電通信技術(shù)(H04)兩大類中，研究方向包括哈希算法、數(shù)字簽名、虛擬交易驗(yàn)證與記錄、數(shù)字錢包、存儲與檢索、數(shù)據(jù)核實(shí)、數(shù)字資產(chǎn)管理等方面。

截至檢索日，US20150332283A1和US20160292 672A1的被引次數(shù)都超過300次，是被引次數(shù)最高的兩種專利。納斯達(dá)克公司于2018年申請專利US20160292672A1，目前被引次數(shù)為362次，技術(shù)內(nèi)容主要涉及數(shù)字錢包密碼秘鑰匹配。區(qū)塊鏈最多被引技術(shù)是美國南特控股知識產(chǎn)權(quán)有限公司在2015年申請的專利US20150332283A1，被引次數(shù)為455次。這項(xiàng)專利主要提出了醫(yī)療事務(wù)驗(yàn)證系統(tǒng)和方法，通過醫(yī)療保健令牌獲取相關(guān)事務(wù)信息，包括數(shù)字簽名、歷史塊標(biāo)識符等。萬事達(dá)卡、美國銀行、阿里巴巴、中國銀聯(lián)等眾多企業(yè)都引用該項(xiàng)專利進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，廣泛應(yīng)用于身份驗(yàn)證、共享文檔編輯、流程結(jié)算與授權(quán)、交易中的對賬方式、驗(yàn)證安全流程事項(xiàng)等方面的研究。

表2 被引次數(shù)TOP10區(qū)塊鏈專利

3.1.3 創(chuàng)新主體研發(fā)趨勢 對技術(shù)領(lǐng)域與技術(shù)創(chuàng)新主體進(jìn)行交叉分析，可以發(fā)現(xiàn)不同創(chuàng)新主體的技術(shù)偏好、技術(shù)分布特征及創(chuàng)新戰(zhàn)略。結(jié)合時間來看，更可以通過專利申請量發(fā)現(xiàn)其中的推動因素，預(yù)測機(jī)構(gòu)未來的技術(shù)熱點(diǎn)以及行業(yè)發(fā)展趨勢。表3所示為2008-2020全球區(qū)塊鏈專利申請量前10的創(chuàng)新主體。

表3 全球區(qū)塊鏈專利TOP10申請機(jī)構(gòu)

表3表明，平安集團(tuán)、阿里巴巴和騰訊科技作為區(qū)塊鏈專利量前三名企業(yè)，其申請總量占據(jù)全球申請量的15.8%。平安集團(tuán)以1 526件專利申請量排名全球第一。平安集團(tuán)科研實(shí)力強(qiáng)勁，蟬聯(lián)全球多元保險企業(yè)第一，已成為保險、投資和銀行等業(yè)務(wù)為一體的綜合金融服務(wù)集團(tuán)，其子公司金融壹賬通、中國平安財(cái)產(chǎn)保險股份有限公司和平安科技(深圳)有限公司等企業(yè)2020年在區(qū)塊鏈和數(shù)字貨幣領(lǐng)域投入大量研發(fā)精力，成果顯著，極大推動了區(qū)塊鏈在金融領(lǐng)域的應(yīng)用。阿里巴巴旗下也擁有諸多高科技公司，涉及的區(qū)塊鏈領(lǐng)域包括合約智能化提高、處理效率提升和安全性保障等，如“基于區(qū)塊鏈的認(rèn)證數(shù)據(jù)處理方法及設(shè)備”和“區(qū)塊鏈共識網(wǎng)路中處理共識請求的方法、裝置和電子設(shè)備”等技術(shù)專利。阿里巴巴自2016年開始注冊“螞蟻區(qū)塊鏈”商標(biāo)，并積極開發(fā) “螞蟻區(qū)塊鏈”BaaS平臺提供性能高保護(hù)度強(qiáng)的隱私服務(wù)。騰訊科技的專利申請量為755件，排名第三。其研發(fā)專利多涉及智能合約、效率提高、安全提高和避免篡改等大數(shù)據(jù)處理方面。騰訊公司在區(qū)塊鏈底層核心技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)重要地位。國際電信聯(lián)盟(ITU-T SG17)全票通過騰訊云提案，確立了首個區(qū)塊鏈智能合約領(lǐng)域中安全性國際標(biāo)準(zhǔn)，為中國企業(yè)在國際安全技術(shù)領(lǐng)域爭取到話語權(quán)[26]。另外，支付寶(杭州)信息技術(shù)有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司、北京艾摩瑞策科技有限公司和山東愛城市網(wǎng)信息技術(shù)有限公司等中國企業(yè)在區(qū)塊鏈領(lǐng)域也擁有較多的專利申請量，科技實(shí)力雄厚。

IBM公司基于IBM PaaS云平臺進(jìn)行研究，涉及智能合約、分類賬核實(shí)、準(zhǔn)確性提高、解決不確定性等方面。IBM持續(xù)為用戶提供區(qū)塊鏈解決方案，擴(kuò)大區(qū)塊鏈落地場景，例如“沃爾瑪+IBM”食品供應(yīng)鏈數(shù)字化追蹤和“中國銀聯(lián)+IBM”銀行結(jié)算流程優(yōu)化等[27]。Nchain Holdings Limited這家公司致力于分布式分類技術(shù)研發(fā)，在全球區(qū)塊鏈專利申請量中排名第7，研發(fā)實(shí)力同樣強(qiáng)勁。

表4 區(qū)塊鏈TOP10創(chuàng)新主體專利布局

表4是區(qū)塊鏈TOP10創(chuàng)新主體專利布局圖，展示了其全球范圍內(nèi)的區(qū)塊鏈專利分布地區(qū)。平安集團(tuán)雖然在專利申請數(shù)量領(lǐng)先于其他機(jī)構(gòu)，但其專利布局主要集中于中國，也有少數(shù)專利通過PCT途徑提交了申請。支付寶(杭州)信息技術(shù)有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司、北京艾摩瑞策科技有限公司和山東愛城市網(wǎng)信息技術(shù)有限公司的專利布局也集中于國內(nèi)。阿里巴巴集團(tuán)的專利布局并不限于中國，還在美國、新加坡、墨西哥以及通過歐洲專利局和PCT進(jìn)行專利布局。IBM公司作為美國重要的區(qū)塊鏈專利申請機(jī)構(gòu)，其專利布局也集中于國內(nèi)，只有少數(shù)專利在中國或者通過PCT申請。Nchain公司的專利策略與阿里巴巴集團(tuán)相似，除PCT申請外，還在全球多個國家進(jìn)行布局，包括美國、日本、印度等國家。韓國企業(yè)BIZMODELINE CO LTD的專利布局集中在韓國本土。

3.1.4 地區(qū)分布趨勢 在以地區(qū)為主分類對專利進(jìn)行比較分析，可以了解區(qū)塊鏈在不同區(qū)域的信息，進(jìn)一步挖掘世界各地區(qū)的區(qū)塊鏈專利布局。專利申請量較多的地區(qū)可被稱為區(qū)塊鏈專利技術(shù)集中地區(qū)。技術(shù)集中地區(qū)意味著該地區(qū)有更先進(jìn)的高新企業(yè)，在技術(shù)集中區(qū)進(jìn)行科技研發(fā)，對于促進(jìn)行業(yè)協(xié)作，技術(shù)創(chuàng)新和競爭激勵具有重要意義。圖5展示了區(qū)塊鏈專利量TOP10地區(qū)，分別是中國、美國、韓國、開曼群島、英國、德國、印度、日本、安提瓜和巴布達(dá)、加拿大。

圖5 區(qū)塊鏈專利量TOP10地區(qū)分布

圖6 區(qū)塊鏈專利TOP5地區(qū)申請趨勢

其中，中國、美國、韓國、開曼群島和英國的專利量占據(jù)申請總量的88.2%，因此本文將著重分析這五個地區(qū)的專利布局趨勢。圖6是區(qū)塊鏈專利TOP5地區(qū)申請趨勢圖。中國以10808件專利申請位居世界第一，占區(qū)塊鏈專利申請總量的51.8%。這些地區(qū)能在全球區(qū)塊鏈大戰(zhàn)中擠身前五，其原因在于：

a.國家產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向，帶來資本的注入。2016年中國國務(wù)院就將區(qū)塊鏈發(fā)展列入《“十三五”國家信息化規(guī)劃》，激發(fā)了區(qū)塊鏈研究熱度，眾多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)紛紛涌入?yún)^(qū)塊鏈?zhǔn)袌?。英國政府認(rèn)定區(qū)塊鏈?zhǔn)恰耙豁?xiàng)非常重要和具有突破性”的新興技術(shù)，其在2016年《分布式記賬技術(shù)：超越區(qū)塊鏈》報(bào)告中指出，分布式記賬技術(shù)有利于防范福利詐騙，極大地節(jié)省財(cái)政開支。2017年-2018年，英國區(qū)塊鏈公司獲得超過5億英鎊的投資[28]。如今英國的區(qū)塊鏈應(yīng)用早就不再局限于金融機(jī)構(gòu)，而是開始擴(kuò)散到公共管理、供應(yīng)鏈管理和新媒體運(yùn)營等多個行業(yè)。

b.政府產(chǎn)業(yè)政策扶持，提供良好配套措施。韓國作為世界第三大區(qū)塊鏈專利申請國，其專利申請量在2018-2019年達(dá)到頂點(diǎn)，原因在于這一時期韓國政府加大了區(qū)塊鏈研發(fā)的財(cái)政支出，同時將區(qū)塊鏈作為稅收減免對象，鼓勵更多科技公司參與進(jìn)來。開曼群島是世界三大離岸公司注冊地之一，公司注冊和上市門檻低，當(dāng)?shù)胤蓷l款規(guī)定的稅收豁免政策又能使企業(yè)合法避稅減稅，因此吸引了大量科技和互聯(lián)網(wǎng)公司，如注冊在開曼群島的阿里巴巴集團(tuán)控股有限公司、現(xiàn)代財(cái)富控股有限公司、Blocktest Global等。這些企業(yè)在區(qū)塊鏈領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢，是開曼群島在區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先其他地區(qū)的關(guān)鍵，研發(fā)方向集中G06F16、G06F21、G06Q20、G06Q40、H04L29等，涉及信息數(shù)據(jù)檢索、網(wǎng)絡(luò)安全裝置、支付協(xié)議、金融管理、通信控制和安全通信裝置等方向。諸多政策扶持使開曼群島區(qū)塊鏈發(fā)展趨勢一直比較平穩(wěn)，且排名世界前列。

c.打造技術(shù)的法律制度平臺，加強(qiáng)國家知識產(chǎn)權(quán)政策的引導(dǎo)。英美國家遵循著技術(shù)邏輯、治理邏輯與制度邏輯，堅(jiān)持“技術(shù)優(yōu)先與應(yīng)用先行”、“隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)安全”、“融合發(fā)展與規(guī)則開放”等理念，引領(lǐng)區(qū)塊鏈的健康發(fā)展[29]。美國《加密貨幣協(xié)議保護(hù)和暫停法案》(2014)、《區(qū)塊鏈促進(jìn)法案》( 2018)、《區(qū)塊鏈監(jiān)管確定性法案》(2018)、《區(qū)塊鏈技術(shù)概述》(2018)、《區(qū)塊鏈促進(jìn)法案》( 2019)等法律的出臺，為區(qū)塊鏈的迅猛發(fā)展奠定了良好的制度平臺。值得注意的是，美國在2015-2017年區(qū)塊鏈專利申請量世界第一，但2017-2019年的專利申請量與中國相比增長速度較為遲緩。然而，申請量差距并不代表中美兩國在區(qū)塊鏈專利質(zhì)量的差距。由于美國政府對區(qū)塊鏈專利嚴(yán)格監(jiān)管，對區(qū)塊鏈一直保持著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，因此在某種程度上為提高專利質(zhì)量創(chuàng)造了條件。前文表2數(shù)據(jù)表明，高被引專利大多來自美國，美國在區(qū)塊鏈領(lǐng)域的影響并沒有因?yàn)樯暾埩繙p少而降低，高質(zhì)量區(qū)塊鏈專利是美國企業(yè)研發(fā)重點(diǎn)。

3.2技術(shù)生命周期技術(shù)生命周期一般分為4個階段：導(dǎo)入期—成長期—成熟期—衰退期[30]。導(dǎo)入期技術(shù)研發(fā)的成本與風(fēng)險較大，專利申請量和專利申請人較少；成長期技術(shù)快速發(fā)展，專利申請量與專利申請人數(shù)激增；成熟期技術(shù)商品化程度變高，專利申請量增長緩慢，申請人數(shù)也保持穩(wěn)定；衰退期技術(shù)市場開始萎縮，大量創(chuàng)新主體退出研發(fā)領(lǐng)域，專利申請量和申請人數(shù)出現(xiàn)負(fù)增長。S曲線數(shù)學(xué)模型法認(rèn)為，任何一項(xiàng)新技術(shù)在最開始的成長都十分緩慢，一旦到達(dá)某個界限成長就會加速，表現(xiàn)為曲線下凸，曲線函數(shù)的二次微分為正；最后接近上限時，成長會再次放緩，曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)開始上凸，最終該曲線在圖形上表現(xiàn)為S形狀。

筆者根據(jù)IPC專利申請量制作全球區(qū)塊鏈專利技術(shù)生命周期S曲線(如圖7)，并根據(jù)Excel生成S曲線擬合函數(shù)。S曲線表明，區(qū)塊鏈專利曲線在2016年以前增長緩慢；2016年曲線上凸出現(xiàn)第一個拐點(diǎn)；2016-2020年曲線函數(shù)的二次微分為正，并未出現(xiàn)第二個拐點(diǎn)。因此本文認(rèn)為，全球區(qū)塊鏈專利截止目前經(jīng)過了導(dǎo)入期和成長期，且仍處于成長期。2008-2016是區(qū)塊鏈發(fā)展的導(dǎo)入期，這一時期區(qū)塊鏈在全球范圍的發(fā)展剛起步，專利申請人與專利申請量數(shù)量稀少,截至2016年專利申請量只有515件；2016年-2020年是區(qū)塊鏈發(fā)展的成長期，專利申請人和專利申請量大幅度增加，區(qū)塊鏈研發(fā)熱情高漲，相關(guān)技術(shù)出現(xiàn)突破性進(jìn)展，并開始創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值。

圖7 技術(shù)生命周期S曲線

本文認(rèn)為，區(qū)塊鏈目前處于成長期，在未來一段時間仍有極大的開發(fā)價值。區(qū)塊鏈能夠繼續(xù)發(fā)展的主要原因包括：a.各國政策的扶持。區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)獲得國家政策的大力支持，帶動人才和資金紛紛涌入，區(qū)塊鏈也因此得到長足發(fā)展；b.相關(guān)理論和技術(shù)的支撐。同一時期與區(qū)塊鏈相關(guān)數(shù)學(xué)、密碼學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)編程技術(shù)進(jìn)步顯著，為區(qū)塊鏈的發(fā)展夯實(shí)了理論支撐和技術(shù)平臺。此外，區(qū)塊鏈的智能化、分布式等特征使之具備廣泛的實(shí)踐應(yīng)用場景，技術(shù)蘊(yùn)藏著強(qiáng)大的生命力。上述因素決定區(qū)塊鏈在較長期間內(nèi)仍會處于成長期。

3.3技術(shù)潛在發(fā)展方向通過對技術(shù)生命周期，技術(shù)活躍度進(jìn)行定量分析可以了解技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的現(xiàn)狀，篩選出研發(fā)熱點(diǎn)。相較于當(dāng)前的研發(fā)形式，一個國家或者企業(yè)如果僅僅追求技術(shù)熱點(diǎn)，很難在行業(yè)競爭種占據(jù)優(yōu)勢，技術(shù)熱點(diǎn)未來該如何發(fā)展也是我們該認(rèn)真研究的問題。因此企業(yè)在研發(fā)經(jīng)營過程中，不僅要監(jiān)控技術(shù)熱點(diǎn)，還要尋找隱藏在技術(shù)熱點(diǎn)之中的潛在方向，引領(lǐng)技術(shù)深入發(fā)展。

本文通過技術(shù)功效矩陣確定區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)的潛在發(fā)展方向。構(gòu)建技術(shù)功效矩陣包括以下步驟：a.選取技術(shù)關(guān)鍵詞。IPC以“功能”和“應(yīng)用”進(jìn)行分類，與發(fā)明的功能或應(yīng)用方法密切相關(guān)，學(xué)者選取區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)對應(yīng)的IPC類別作為技術(shù)關(guān)鍵詞[24]。因此，本研究根據(jù)檢索的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)化專利數(shù)據(jù)，按照IPC小組分類號對專利技術(shù)進(jìn)行分類，并選取申請量前20的IPC類別為熱點(diǎn)技術(shù)，形成技術(shù)關(guān)鍵詞。技術(shù)關(guān)鍵詞及其功能/應(yīng)用如表5所示。

表5 技術(shù)關(guān)鍵詞

b.確定功效關(guān)鍵詞。該關(guān)鍵詞是描述、技術(shù)新穎性信息的高頻詞匯。通過Incopat專利數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)新穎性信息、技術(shù)用途描述中的高頻詞提煉功效關(guān)鍵詞。對專利文獻(xiàn)的標(biāo)題、摘要以及權(quán)利要求書的內(nèi)容進(jìn)行文本聚類，得到與實(shí)際行業(yè)相關(guān)的功效信息。功效關(guān)鍵詞提煉情況如表6。

表6 功效關(guān)鍵詞

c.結(jié)合技術(shù)關(guān)鍵詞和功效關(guān)鍵詞，通過Incopat、Excel等工具構(gòu)建技術(shù)功效矩陣(見圖8)。

現(xiàn)有技術(shù)功效矩陣研究主要研究熱點(diǎn)技術(shù)和技術(shù)功效之間點(diǎn)對點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，無法對兩者進(jìn)行系統(tǒng)量化的分析[31]。為了解決這個問題，學(xué)者提出了技術(shù)手段種類、技術(shù)功效文獻(xiàn)量、技術(shù)功效布局難易度三種維度，綜合利用這三種維度來識別專利壁壘區(qū)(申請量大，難度高)、專利活躍區(qū)(申請量較大，難度適中)、專利潛力區(qū)(申請量較小，難度適中)和專利沉寂區(qū)(申請量小，難度小)。其中，技術(shù)功效布局難易度=該技術(shù)功效文獻(xiàn)總量/包含該技術(shù)功效的技術(shù)手段種類量[32]。根據(jù)上述計(jì)算方法，區(qū)塊鏈的技術(shù)功效布局難易度計(jì)算結(jié)果如圖9所示。

圖8 技術(shù)功效矩陣

圖9 技術(shù)功效布局難易度

圖8表明，在區(qū)塊鏈中，安全性提高是開發(fā)程度最大的技術(shù)功效，相關(guān)專利占總量的10%。效率提高、可靠性提高和智能化提高也是受關(guān)注的研發(fā)方向。從申請量上看，H04L29/06代表的是區(qū)塊鏈中以協(xié)議為特征的領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)中針對安全性提高的專利文獻(xiàn)最多，有454份。專利文獻(xiàn)多雖然說明安全性研究是當(dāng)前市場重點(diǎn)研發(fā)方向，但也意味著安全性研究方向的專利密度大，發(fā)展空間小。在熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域中，H04L9/06和G06Q20/36的專利申請量分別為473件和279件，屬于區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)，但涉及10種技術(shù)功效的文獻(xiàn)只有73件和47件，占15%左右。因此H04L9/06和G06Q20/36在這些技術(shù)功效中仍存在有待開發(fā)的方向。結(jié)合圖9中的技術(shù)功效布局難易度來看，布局難度最大的是技術(shù)功效安全提高，為113.3，且該技術(shù)功效申請總量為2 266，布局難度大，專利文獻(xiàn)量多，因此認(rèn)為提高安全性屬于區(qū)塊鏈技術(shù)壁壘區(qū)，技術(shù)機(jī)會最小；效率提高的技術(shù)布局難易度適中，申請量為1 272，數(shù)量較大，因此可以劃分為技術(shù)活躍區(qū)；可靠性提高、智能化提高、便利性提高和確定性提高這四種技術(shù)功效的布局難易度適中且申請量較小，可以劃分為技術(shù)潛力區(qū)；而布局難易度小，申請量小的成本降低、速度提高、準(zhǔn)確性提高和復(fù)雜性降低等技術(shù)方向?qū)儆诩夹g(shù)沉積區(qū)。

綜上所述，本文認(rèn)為，在區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域中，安全提高屬于技術(shù)壁壘區(qū)，效率提高屬于技術(shù)活躍區(qū)，這兩個方向?qū)＠芏容^大，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，未來發(fā)展空間變小。但考慮到網(wǎng)絡(luò)安全的特殊地位及研發(fā)現(xiàn)狀，相關(guān)企業(yè)不可輕視對安全提高的研發(fā)投入。成本降低、速度提高、準(zhǔn)確性提高和復(fù)雜性降低這四個方向的技術(shù)機(jī)會較小，屬于技術(shù)沉寂區(qū)，發(fā)展前景不大，可以適度減少此方向的研究。效率提高屬于技術(shù)活躍區(qū)?？煽啃蕴岣摺⒅悄芑岣?、便利性提高和確定性提高是區(qū)塊鏈的技術(shù)活躍區(qū)，專利布局難度較小，技術(shù)機(jī)會最大。尤其對于H04L9/06和G06Q20/36這兩項(xiàng)技術(shù)，目前市場在可靠性、智能化、便利性和確定性方向的研發(fā)熱度較小，值得區(qū)塊鏈企業(yè)投入科研成本進(jìn)行開發(fā)。

4 研究結(jié)論

技術(shù)生命周期來看，全球區(qū)塊鏈專利目前歷練了導(dǎo)入期和成長期。2008-2016是區(qū)塊鏈發(fā)展的導(dǎo)入期，2016年-2020年是區(qū)塊鏈發(fā)展的成長期，并在未來較長一段時間處于成長期。

目前區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域是金融商業(yè)、通信和數(shù)據(jù)處理三大技術(shù)領(lǐng)域。從申請量趨勢上看，2020年金融領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利有所下降，但年度申請總量所占的比例并未明顯下降。另外，數(shù)據(jù)處理和通信領(lǐng)域由于政策推動，近兩年增長速度明顯加快，其中以協(xié)議為特征的，數(shù)據(jù)庫間或在分布式數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)復(fù)制、分配或同步技術(shù)是區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)。區(qū)塊鏈高被引專利集中在計(jì)算、推算、計(jì)數(shù)(G06)和電通信技術(shù)(H04)中，重點(diǎn)研究領(lǐng)域包括哈希算法、數(shù)字簽名、虛擬交易驗(yàn)證與記錄、數(shù)字錢包、存儲與檢索、數(shù)據(jù)核實(shí)、數(shù)字資產(chǎn)管理等方面。

從地區(qū)分布情況來看，中國、美國、韓國、開曼群島和英國是區(qū)塊鏈專利最活躍的5個地區(qū)。被引數(shù)被是衡量專利質(zhì)量高低的一個重要指標(biāo)。中國區(qū)塊鏈專利申請總量雖然大幅度領(lǐng)先美國，但高質(zhì)量專利數(shù)量卻遠(yuǎn)落后于美國，區(qū)塊鏈TOP10被引專利均來自美國企業(yè)。其原因是中國技術(shù)發(fā)展方向側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用[33]，對于區(qū)塊鏈基礎(chǔ)技術(shù)項(xiàng)目重視不足，因而導(dǎo)致高被引的專利較少。因此中國應(yīng)該重視區(qū)塊鏈的質(zhì)量，重視基礎(chǔ)技術(shù)項(xiàng)目的研發(fā)。

從申請主體來看，全球區(qū)塊鏈專利申請量其中前5的企業(yè)分別為平安集團(tuán)、阿里巴巴、騰訊科技、IBM和支付寶(杭州)信息技術(shù)有限公司。盡管中國區(qū)塊鏈企業(yè)的專利申請量處于領(lǐng)先地位，但區(qū)塊鏈申請專利布局集中于國內(nèi)。因此，未來應(yīng)鼓勵、引導(dǎo)企業(yè)重視區(qū)塊鏈在全球的專利布局。

可靠性提高、智能化提高、便利性提高和確定性提高是區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)的技術(shù)潛力區(qū)，特別是在H04L9/06和G06Q20/36兩項(xiàng)技術(shù)中的研發(fā)力度較小。因此，各機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)基于上述四個方向在區(qū)塊鏈熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)。安全性研究雖然屬于技術(shù)壁壘區(qū)，已經(jīng)比較成熟，技術(shù)機(jī)會較小，但區(qū)塊鏈的安全性研究仍值得所有企業(yè)給予重視。成本降低、速度提高、準(zhǔn)確性提高和復(fù)雜性降低由于專利布局難易度低，且相關(guān)研究成果較少，目前不具備較大的研發(fā)價值。