数据驱动的中美区块链专利发展比较研究

王香莲

（台州学院 图书馆，浙江 临海 317000）

0 引言

区块链源自比特币（Bitcoin）的底层技术，由中本聪［1］2008年提出后引发了全球区块链研究热潮。短短十多年，实现了从区块链1.0（可编程货币）到区块链2.0（可编程金融），再到区块链3.0（可编程社会）的演进。目前区块链技术已经发展成为融多学科、跨领域的应用技术，被认为是重点技术自主创新的重要突破口，它代表了未来产业竞争、国家博弈的制高点。各国政府和企业都在紧锣密鼓地布局区块链技术研发和行业应用，以期在未来的全球竞争中赢得战略先机。

专利是技术研发的主要产出，据世界知识产权组织统计，每年全球的科研成果有95%以上以专利文献的形式公布，而且70%—80%的发明创造只通过专利文献公开［2］281。相对于其他文献形式，专利更具有新颖性和实用性，专利文献对于研究新兴技术具有重要作用。

近年来国内外有关区块链的研究成果日渐丰富，然而从专利分析角度探讨区块链的研究还不太多。Chen，Wu等基于专利分析了区块链可为金融科技创新者带来可观价值［3］。翟通和李文兰从专利视角分析了中国区块链产业的研究热点和现状［4］。石超和余晓春提出知识产权“1+1+1”保护模式和七大战略布局策略［5］。葛亮等［6］、苑朋彬等［7］、雷孝平等［8］、和秀文等［9］和黄群才［2］279-281均从不同角度对全球的区块链专利进行了研究，还未见从中美两国专利对比的角度分析区块链产业发展并提出相关建议。因此，本文基于专利的特点从区块链专利的创新整体状况、创新主体、创新领域和创新地域四个维度对中美两国区块链产业发展进行定量比较研究，分析两国区块链产业发展的差异，并提出可行性建议，以期为区块链领域的技术研究和产业发展提供参考。

1 数据来源

本文以中国国家知识产权局（SIPO）专利数据库为来源数据库。该数据库收录了中国、美国、欧洲、日本等103个国家或地区近1.7亿件专利文献。其中，中国专利文献约5796万件（每周更新两次），美国专利文献约1745万件（每周更新一次，此处为2019年11月21日数据）［10］。由于区块链涉及范围广，其技术及应用涵盖众多领域，为了提高专利检索的准确性和完整性，文中最后确定的中国专利检索词为“区块链or公有链or私有链or联盟链or以太坊or智能合约or共识机制or比特币or分布式账本”。美国专利的检索词为“‘blockchain’or‘block chain’or‘public chain’or‘private chain’or‘alliance chain’or‘ethereum’or‘smart contract’or‘consensus mechanism’or‘bitcoin’or‘distributed accounts’”。检索得到中国专利8450件，美国专利2834件，经过数据清洗、去噪得到中国专利8203件，美国专利2539件（检索时间：2019年12月25日）。

2 中美两国区块链专利比较分析

2.1 创新整体状况比较分析

专利年申请量反映了一个国家技术创新增速和持续研发能力，主要数据表现为专利的申请时间和申请量。专利申请总量是一个国家技术创新的攻关突破能力，体现了国家攻克技术难关的能力和水平［11］。

根据国家知识产权局的统计，如图1所示，美国的区块链专利申请开始于2011年，2015年开始快速发展，申请量达到100件，2018年稳步提升到940件，9年平均年申请量为283件。与美国相比，中国的区块链专利申请起步较晚，开始于2014年，2016年发展飞速，并超过了美国的专利年申请量，至2018年达到井喷之势（4049件），是美国当年申请量的4.3倍。中国区块链专利申请集中在2014－2019年，平均年申请量为1375件。（由于专利从申请到公开有一定的时滞期，2019年的数据仅作参考。）经过几年的高速发展，到2019年年底，中国的专利申请总量是美国的3.23倍。

图1 中美两国区块链专利申请态势

对比两国的专利申请，中国的专利申请晚、申请年份跨度小，但申请总量远远超过美国。究其原因，这不仅与区块链技术的实用价值和研究价值分不开，也与政府的重视和政策激励分不开。这一可喜成绩不仅说明中国区块链研究的技术创新能力和技术攻关能力，也预示着在此领域中国可能掌握更多的话语权。

2.2 创新主体比较分析

对专利创新主体进行分析，可以了解并掌握技术创新的前沿机构，发现技术领域内的潜在竞争对手及其研究动态和现状。据专利申请人分析统计，中国共有2283个申请人申请了区块链专利，包括企业、大专院校、科研院所、个人等，其中企业申请量最多，占85.75%，大专院校占12.85%；美国共有1231个申请人申请了区块链专利，企业申请占99.5%。

两国的TOP15申请人中只有电子科技大学一家高校，它的区块链专利申请开始于2016年，是中国TOP15中最早申请人之一，如图2所示。阿里巴巴集团是中国申请量最多的企业，它是中国最大的电子商务公司，更是一家技术企业。其专利申请量从2017年26件上升到2018年的197件及2019年的220件。排名第2的是北京艾摩瑞策（243件），也是2019年申请量最大的企业。这家公司深耕于区块链和互联网行业，自主研发了全新的区块链基础平台共识算法：VDPoS（Validated DPoS，可验证的DPoS）共识，并在VDPoS的基础上研发了全球首个DPoS类共识的分片及全球首个三维数据上链，增加了区块链的水平扩展性和数据的关联性及可信度［12］。排名第三的是腾讯科技（深圳），2017年4月，腾讯发布区块链方案白皮书，同年 11月构建了TBaaS平台（Tencent Blockchain as a Service）［13］。此外，中国联通、深圳壹账通、众安信息、平安科技（深圳）、杭州趣链、百度等都有100多件的专利总申请量。

图2 中国创新主体年申请量（TOP15）

美国TOP15申请人，如图3所示，Mastercard是全球第二大信用卡国际组织，从2013年最先开始申请区块链专利。申请量领先的是IBM，比中国的申请早了一年，它在2017年的申请量最大（132件）。2016年IBM的超级账本项目尝试建立一种跨行业的开放标准。排在第2位的是在开曼群岛注册登记的阿里巴巴集团，申请开始于2018年，比国内公司晚了一年，它在2019年提交了90件专利申请。全球著名区块链企业如爱尔兰的埃森哲、英国的NCHAIN和韩国的COINPLUG都在美国TOP15创新主体中占有一席之地并有很高的申请比例，说明美国不仅是国际区块链技术的核心市场，也是新技术发展的风向标。

图3 美国创新主体年申请量（TOP15）

2.3 创新领域比较分析

国际专利分类法是国际上通用的专利文献分类法，用国际专利分类法分类专利文献（说明书）而得到的分类号，称为国际专利分类号，简称IPC分类号。IPC分类号采用功能和应用相结合，以功能性为主、应用性为辅的分类原则，采用等级形式，将技术内容从部→分部→大类→小类→大组→小组逐级分类，形成完整的分类体系。中美区块链专利申请重点IPC分类号及涉及的技术领域分布见表1。从专利的技术领域角度，文中选取两国专利申请排在TOP10的重点技术领域进行对比分析，如图4所示，以期在一定程度上反映两国相似或相关技术的创新发展情况。

表1 中美区块链专利申请重点IPC分类号及涉及的技术领域分布

G06Q、H04L、G06F是中美两国区块链研究的热点，其中G06Q类专利申请最多，如隐私数据查询方法、基于智能合约的数据处理方法及系统、区块链数据读取方法及装置等研发，此类专利中国的申请量是美国的3.69倍。H04L是有关数字信息的传输，如高安全性区块链系统安全网关的系统与方法、区块链节点间通信的方法和装置、网络数据的隐蔽传输方法等研发，属于区块链技术范畴，中美的数据比例没有G06Q大，中国的相对优势在减少。由图4可以看出中国的专利申请更集中于数据处理、数字信息的传输和电数字数据处理方面，更侧重于应用领域的研究，且分布比较集中；而美国专利虽然总量不及中国专利，但涉及小类更加广泛，虽在数据处理及数字信息的传输等方面有较多的专利，更有很多涉及特定计算模型的计算机系统和无线通信网络领域的专利。在相关专业技术领域，中国专利涉足甚少，这说明中国在专业技术领域的专利申请量比较欠缺。

图4 中美两国重点技术领域分布

进一步细分两国H04L专利到小组层面，中国的H04L专利集中分布于H04L29/08（传输控制规程的1631件）、H04L29/06（以协议为特征的1591件）和H04L9/32（检验系统用户身份或凭据的装置1106件）。美国的H04L专利分布于H04L9/06（使用移位寄存器或存储器用于块式码的密码装置1045件）、H04L9/32（992件）、H04L9/08（密钥分配的 361件）、H04L29/08（317件）、H04L9/30（公用密钥，即计算的加密算法不能被变换并且用户的加密密钥不需要保密的244件）。而关于使用移位寄存器或存储器用于块式码的密码装置、密钥分配和公用密钥等密码学研究是区块链技术的最底层和核心技术，美国这部分的专利申请占H04L总申请量的46.23%，而中国在这部分的专利申请没有进入前10名，说明中国区块链核心技术创新相对薄弱。如何引导相关企业密切跟踪产业核心技术和前沿技术进行技术攻关是中国区块链产业面临的一个非常重要的任务。

2.4 创新地域比较分析

从专利申请人的地域分析，中国98.2%的专利来自本国的申请人（其中开曼群岛、安提瓜和巴布达及英属维尔京群岛的来源也都来自中国的公司）；另有14个国家49个申请人申请了149件，其中美国最多；有18个申请人申请了44件，占比不到1%；英国，韩国，日本等国也有申请，但申请占有量更少。国内区块链发展区域集聚效应明显，主要分布在经济发达的东部地区，经过6年发展，已形成了“北深杭上”产业发展新格局。45个国家367个申请人在美国申请了856件专利，占美国申请总量的33.66%，中国、开曼群岛、韩国、德国、英国和加拿大等国家都在美国有申请区块链专利。

由专利申请人的地域分布可知，美国专利具有较强的国际性，吸引了众多国际知名企业前来布局，也说明美国在区块链市场的核心地位和非凡影响。我国专利申请人目前大都只在中国本土进行了专利布局，而美国、英国、韩国等国的申请人则在其他国家或地区进行了专利布局，尤其是美国Mastercard、英国NCHAIN、韩国COINPLUG通过PCT专利申请进行全球多国专利布局，不仅专利申请量大、申请速度快，而且专利申请质量较高，发展势头强劲。今后，我国在深入区块链研发的同时也应该进行全球多国专利布局。

3 结论及建议

3.1 结论

通过对中美两国的区块链专利分析得出以下结论：

（1）从创新整体来看，目前中美区块链专利申请处于快速发展阶段，中国区块链产业起步晚，但发展迅速；美国虽起步较早，但发展相对比较平缓。

（2）从创新主体来看，两国创新主体均为企业，美国主要为传统IT互联网企业、国内著名金融企业和全球著名的区块链企业，中国除了传统IT互联网企业外还有很多国内新兴的区块链企业。

（3）从创新领域来看，中国区块链专利更多分布于应用领域，主要依赖国外开源社区的成果，而底层核心技术，如密码学、基于特定计算模型的计算机系统等相关的技术申请相对较少，美国核心技术的专利申请多。

（4）从创新地域来看，中国的区块链专利大都为本国申请，已形成了“北深杭上”的区块链产业发展新格局。而美国的区块链专利更具有国际性，外国区块链专利占了申请量的1/3。

3.2 建议

近年来全球区块链研究处于快速发展阶段，区块链技术发展迅猛但积累期短，很多技术和应用有待深入挖掘和探索。我国区块链产业未来发展潜力和发展空间巨大，为打造区块链技术创新中心和应用中心，抢占技术和市场的制高点，笔者提出如下建议：

（1）营造区块链产业发展的良好生态环境。政策的引领和扶持对产业的发展至关重要，区块链作为新兴高新技术产业，需要各部委做好区块链技术发展的顶层设计，及时出台区块链技术的行业标准、产业发展扶持政策，加强事前预见、事中监管、事后治理工作，营造良好的生态环境，进一步推动区块链产业可持续发展。

（2）加强区块链核心技术研究。核心技术是实现技术进步的关键变量，我国企业目前应用开发主要依赖国外开源社区的成果，尚未出现自主可控的区块链底层架构。没有自主安全可控的底层平台，没有软硬件一体化平台，将直接导致区块链核心技术受制于人的技术风险、国外开源平台抢占金融市场的金融风险以及国外开源平台渗透我国实体和虚拟经济的经济风险。因此，引导相关企业密切跟踪产业核心技术和前沿技术，加强与物联网、大数据、人工智能和5G技术的深度融合，鼓励企业与高校等科研院所进行联合技术攻关，促进该产业核心技术研究有实质性的突破，提升国际话语权和规则制定权。

（3）加强区块链知识产权意识。借助产业联盟在技术研究和应用方面开展国内国际合作，提高和扩充联盟企业的创新能力，提升新技术的专利申请量。在进一步提升专利质量的同时，注意加强技术的全方位、多层次专利布局，在国外重要市场进行前瞻性专利申请，提升区块链产业的国际竞争力。

（4）加快区块链专利的价值转换。专利的经济价值体现在市场应用层面，应加强完善区块链专利的“输出、转化、应用”服务平台，实现高新技术的市场价值和经济价值转换。