智能控制技术的专利分析

智能控制技术的专利分析

吴垠

 国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心   天津市东丽区   300304

摘 要：智能控制已成为控制技术领域中的一个研究热点，本文梳理了智能控制技术发展脉络。从专利申请的角度，对该领域的专利申请量情况进行统计，分析了智能控制领域专利申请的国家分布情况，以及相关技术专利申请的申请人情况，并对智能控制领域专利技术的发展趋势进行了展望。

关键词：智能控制  专利申请  申请量

1、智能控制技术简介

智能控制理论作为最近几十年才刚刚展露头角的控制技术，它包括模糊控制、神经网络、专家控制等一系列的人工智能控制理论。控制理论的发展必然走向模拟和综合人类的智能。迄今为止，世界上最高级最有成效的控制器还是人类大脑，尤其在处理模糊信息和直觉推理的等方面优势明显，深入研究人类大脑神经系统的机能，模拟人类大脑思维控制的功能，把人工智能的方法引入控制系统，将控制理论的分析和理论的洞察力与人工智能的灵活框架结合起来，才有可能得到新的认识上的突破。智能控制系统具有拟人的智能或仿人的智能，即人工智能。

传统控制（经典控制理论和现代控制理论）的主要特征是基于模型的控制，即首先要建模 ——实现对实际被控物理对象的数学模型的建立。但是随着人类生产力发展水平的提高，需要被控制的对象越来越复杂。其复杂性表现为高度的非线性，高噪声干扰，动态突变性以及分散的传感元件和执行元件分层和分散的决策机构，多时间尺度，复杂的信息结构等。这些复杂性都难以用精确的数学模型（微分方程或差分方程）来描述。然而，对这样复杂系统的控制性能的要求越来越高，这都使得基于精确模型的传统控制系统难以解决。因此，把人工智能的方法引入控制系统，将控制理论的分析和理论的洞察力与人工智能的灵活框架结合起来，实现对复杂系统的有效控制，是智能控制领域共同的研究课题。

2、国内外智能控制领域的专利分析

本文通过对智能控制领域进行专利分析，从专利申请的角度出发，通过对国内外自1991年-2023年相关发明专利统计，了解智能控制领域专利技术近年来的的发展，有助于帮助相关从业人员深入了解行业知识。

2.1、申请量年度分布

图1显示了人工智能技术领域1991年至2023年度专利申请量的年度分布情况，两条曲线分别显示了中国国内申请量的年度分布和全球范围内申请量的年度分布。从图中可以看出，在1991-2001年期间，人工智能技术的发展在世界范围内也处于技术起步阶段；在2001-2011年之间，智能控制领域的专利申请量相较之前开始有明显的增长，并于2012年迎来了一波申请量高潮，期间我国的相关专利数量也呈增长态势；自2012年后的几年中，申请量又出现回落。直至2017年开始，随着人工智能算法的进一步发展和完善，智能控制领域的专利申请量又开始大幅增加，且这一时期，中国的专利申请量也跟随世界的脚步，增长迅速，这与中国快速的经济发展，企业劳动力密集型向科技创新型的转变以及国家战略“中国制造2025”大背景下鼓励推动科技发展，实现产业转型升级的发展需求是相适应的。

图1智能控制领域专利申请量年度分布

2.2、区域分布

图2显示了1991-2023年智能控制技术领域专利申请的区域分布，对专利申请的区域分布进行分析。就整体情况而言，申请量排名前五的分别是中国、美国、韩国、德国、荷兰，其中我国占据了52%的申请量，在世界范围内具有明显的数量优势。与此同时，中国在智能控制领域的申请量在近几年也出现快速增长。随着智能化时代的到来、中国经济的快速增长、劳动力成本的增加、中国的产业结构调整和产业升级以及一带一路战略的实施和世界工厂的建设，与智能制造密切关联的智能控制技术必然会持续成为技术研发的热门课题，企业和科研院所也必然在智能控制技术领域持续大量申请专利。我国虽然在智能控制领域起步较晚，但近年来发展势头迅猛，不难预见，未来在智能控制技术方面中国必然会超越欧美，引领世界。

图2 智能控制领域专利申请区域分布

2.3、申请人分布

图3显示了智能控制领域国内按申请量对申请人进行的排名，图4显示了国内主要申请人分布情况。从图3-4中可知，在智能控制技术领域，高校的专利申请量占据了主要部分，高校和科研院所是智能控制领域专利申请的主力军。北京工业大学的申请量处于领先的位置；而南京理工大学、哈尔滨工程大学、北京航空航天大学紧随其后，分列第2-4名。这间接表明目前涉及智能控制技术的研究依然由高校和科研院所占据主体，虽然国内的企业也已经很重视知识产权的重要性，加大资源投入，取得了非常大的技术创新，但是从专利申请量来看，企业的技术研发能力和水平仍然与高校、科研院所有一定差距。因此，我国在智能控制领域的产业发展上，还应加强企业与高校之间合作与交流，促进产学研一体化，实现技术专利的产品化和产业化，提高智能控制技术的应用面和相关产品在国内外的竞争力，提高企业知识产权的重视程度。

图3 人工智能领域专利申请量申请人排名

图4 国内主要申请主体分布情况

3、总结与展望

目前，智能控制在我国已得到蓬勃发展，并已广泛应用于航空航天、工业控制、高端制造、生命科学、医疗辅助、农业工程等各行各业中，相关专利技术的申请量已位居世界第一。同时也应当注意到，我国在智能控制领域的创新主体主要是高校和科研院所，相关专利大多数还停留在技术创新层面，专利成果的产业转化还有待提高。面对科技成果转化难的问题，笔者认为，产学研深度融合是解决问题的关键。只有通过高校、企业、政府相关部门等多方相互协调通力合作，才能有效推进产业链、创新链、人才链、资金链多链融通，从而将专利创新成果转化为产业发展动力。