文 / 蔡中華 馬歡 宋瑜

基于時序法的“十二五”期間專利申請量預測研究*

文 / 蔡中華 馬歡 宋瑜

運用時間序列法，對“十二五”期間中國發(fā)明專利申請總量以及國內(nèi)申請人申請的發(fā)明專利數(shù)量進行了預測。預測結果表明，“十二五”期間我國專利申請量將繼續(xù)保持高速增長，發(fā)明專利申請量年平均增長達14%左右，同時國內(nèi)申請人發(fā)明專利所占比例將有所提高。這意味著，未來五年以發(fā)明專利為核心的知識產(chǎn)權事業(yè)將迅猛發(fā)展，同時我國國民的自主創(chuàng)新能力將明顯增強。

專利申請量 預測 時間序列法 發(fā)明專利

進入新世紀以來，知識產(chǎn)權特別是專利權，已成為我國企業(yè)競爭的重要手段，更成為提高自主創(chuàng)新能力、建設創(chuàng)新型國家的重要組成部分【1】。一個國家的專利申請量既能反映出該國在科學技術方面的原始創(chuàng)新能力,又成為衡量其綜合實力的重要標志【2】。

預測未來的專利申請量在許多方面都有著重要意義。對于公共政策及管理，這種預測可以看作一種預警與監(jiān)測，用于調(diào)整和控制政府的資助行為；對于學術研究，預測可以用于描繪未來的不同國家和地區(qū)創(chuàng)新能力的競爭情況；而對于知識產(chǎn)權管理部門，預測專利申請量則可以用于估測未來審查工作的負荷情況及制定財務預算【3】。

關于專利申請量預測的研究工作，國外學者自上世紀九十年代起就開始積極地探索，建立了包括時間序列模型、計量經(jīng)濟模型、微觀數(shù)據(jù)統(tǒng)計等多種預測模型，并取得非常好的預測結果【4】。同時，國內(nèi)也有學者開始使用回歸分析法、灰色預測法和模糊數(shù)學等方法開展專利預測工作【5】。

“十二五”期間，中國經(jīng)濟將繼續(xù)保持快速增長的強勁勢頭，同時，創(chuàng)新型國家建設的需要以及中國知識產(chǎn)權制度的不斷完善，都將使中國的專利申請繼續(xù)保持快速增長的態(tài)勢。本文將在相關研究的基礎上，使用時間序列方法對“十二五”期間的中國專利申請量進行預測，得到了相應的預測數(shù)值和置信區(qū)間，并在此基礎上給出相應的政策建議。

一、預測方法簡介

時間序列分析的基本思想是將一系列隨時間變化的數(shù)據(jù)看作是若干個波的疊加，將這些變化規(guī)律不同的波進行拆分并加以識別，分別建立數(shù)學模型進行描述，從而可用于預測。其基本分解式為：

其中，Y為預測工作所關注事物的時間序列數(shù)據(jù)，T表示事物變化的長期趨勢項， C表示循環(huán)變動項，S表示季節(jié)變動項，E則表示偶發(fā)事件的隨機干擾項。循環(huán)變動和季節(jié)變動有時也可以合并視為周期性變動，而隨機干擾項通常是由一組互不相關的隨機變量構成。

對于不含波動的趨勢項的預測可采用趨勢分析方法，使用線性模型（如直線、二階、三階多項式）和簡單非線性模型（如邏輯斯蒂模型），對不同長度的時間序列進行系統(tǒng)化擬合檢驗。趨勢分析模型的選擇標準是該模型對數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)度，對于線性模型所預測的樣本外數(shù)據(jù)，可以方便地借助公式計算其置信區(qū)間。趨勢分析方法的優(yōu)勢是結構簡單、操作方便，同時這種方法已在歐洲專利局和中國國家知識產(chǎn)權局的預測實踐中取得不錯的預測效果。

二、數(shù)據(jù)與實證分析

1. 數(shù)據(jù)說明

本文的實證分析中涉及的數(shù)據(jù)是指在中華人民共和國知識產(chǎn)權局進行申請的年度專利申請量，鑒于發(fā)明專利在衡量技術創(chuàng)新能力方面的重要地位，下文中所指專利申請量將僅為發(fā)明專利申請量。本文所采用的數(shù)據(jù)來源于歷年的《中國知識產(chǎn)權年鑒》、《專利統(tǒng)計年報》。數(shù)據(jù)的簡單統(tǒng)計匯總結果見圖1。

從圖1的數(shù)據(jù)趨勢中可以看到，1985-2010年間，發(fā)明專利申請量隨時間單調(diào)上升，并呈現(xiàn)加速增長趨勢；在1999年處申請量增長趨勢有較為明顯的拐點，此后增長速度明顯加快。由于申請量年度數(shù)據(jù)中未表現(xiàn)出波動趨勢，因此可以方便地使用趨勢分析方法。

表1 趨勢分析法中各擬合函數(shù)的擬合優(yōu)度值

2. 發(fā)明專利申請總量年度預測

由圖1可知，1999年前后申請量增長趨勢發(fā)生明顯的變化，因此在對未來的趨勢項預測中實際數(shù)據(jù)從1999年開始。將2009、2010兩年數(shù)據(jù)設定為樣本外數(shù)據(jù)訓練集，對1999-2008年實際序列分別作指數(shù)、線性函數(shù)和二次、三次多項式曲線擬合，以模型的擬合優(yōu)度為指標，選擇合適的趨勢項函數(shù)（見表1）。

根據(jù)表1所給出的擬合優(yōu)度值，在實際預測過程中將選用二次多項式為趨勢線函數(shù)，分別對1999-2009年和1999-2010年的數(shù)據(jù)進行趨勢外推擬合訓練，并與2009、2010年結果進行比較。通過對2009、2010年數(shù)據(jù)的訓練，我們發(fā)現(xiàn)以二次函數(shù)為擬合函數(shù)將在每年產(chǎn)生約為2%的高估誤差，因此，在最終確立的預測模型中，使用1999-2010年的數(shù)據(jù)為樣本數(shù)據(jù)，并對這樣的模型系統(tǒng)誤差進行了修正，得到最終的預測值（見表2）。

使用趨勢分析方法的預測結果顯示，到“十二五”期末，我國發(fā)明專利申請量的總量將達到70多萬件，同時，“十二五”期間的年平均增長率保持在14%左右，以國際上通行的發(fā)明專利數(shù)量衡量，我們將在“十二五”期間步入真正意義上的專利大國。

在預測分析中，以二次函數(shù)作為預測擬合模型意味著1999-2010年間的發(fā)明申請量呈加速增長，并且這種增長趨勢仍將延續(xù)到未來一段時間，這一假設在國內(nèi)外經(jīng)濟環(huán)境、研發(fā)投入強度、知識產(chǎn)權保護力度等因素不發(fā)生突變時可以認為是近似成立的。

表3 趨勢分析模型的國內(nèi)發(fā)明申請量預測結果

3. 國內(nèi)發(fā)明專利申請量年度預測

我國知識產(chǎn)權制度的目的之一即是通過對知識產(chǎn)權的保護，保護廣大科技工作者和全社會的創(chuàng)新動力，激發(fā)創(chuàng)新活力，從而提高我國的自主研發(fā)能力，實現(xiàn)科學技術的持續(xù)進步。發(fā)明專利作為知識產(chǎn)權的核心組成部分，國內(nèi)申請人的申請比例已成為衡量我國自主創(chuàng)新能力的重要指標之一。

使用之前的方法，對國內(nèi)申請人在“十二五”期間的發(fā)明專利申請量進行預測，并給出相應的置信區(qū)間，同時也計算出2011-2015年國內(nèi)申請占全部申請的比例（見表3）。

“十二五”期間，由于我國政府對科技研究工作加大投入力度，研發(fā)投入占GDP的比重將達到2.5%，從而能夠大力促進我國企業(yè)與科研機構的創(chuàng)新能力。表3的預測分析結果顯示，國內(nèi)發(fā)明專利申請量將保持快速增長趨勢，年平均增長率達到17%左右。到“十二五”期末，國內(nèi)申請人發(fā)明專利申請量將達到60萬件左右，占全部申請量的84%，我國自主創(chuàng)新能力保持穩(wěn)步提高。

三、結論

本文在已有的專利申請量預測方法研究的基礎上，使用時間序列法，對未來“十二五”期間我國發(fā)明專利申請量進行了年度預測，預測結果表明：隨著我國經(jīng)濟實力的快速發(fā)展，特別是此次金融危機后中國經(jīng)濟的率先復蘇，使得國內(nèi)外各類經(jīng)濟主體對中國市場越來越重視；同時，由于我國對知識產(chǎn)權保護力度的增強，也使得更多的經(jīng)濟主體通過專利的形式對技術研發(fā)成果進行保護，因此就促使“十二五”期間我國發(fā)明專利申請量將持續(xù)增長，年平均增長率保持在14%左右。到“十二五”期末，我國發(fā)明專利申請總量將達到70多萬件，以國際上通行的發(fā)明專利數(shù)量衡量，我國將在“十二五”期間步入真正意義上的專利大國。

借助創(chuàng)新型國家建設和科技興國的戰(zhàn)略實施，我國越來越重視擁有自主知識產(chǎn)權的技術創(chuàng)新活動，在“十二五”期間，隨著政府加大科技研究工作的資金投入力度，研發(fā)投入占GDP的比重得以提高，從而刺激了國內(nèi)研發(fā)主體開始重視自主核心技術的掌握，使得國內(nèi)發(fā)明專利申請量增長更加明顯，年平均增長率達到17%左右。到“十二五”期末，國內(nèi)申請人發(fā)明專利申請量將達到60萬件左右，占全部申請量的84%，我國自主創(chuàng)新能力穩(wěn)步提高。

專利申請量的預測研究，將有助于估測未來專利管理部門的審查工作負荷及人力資源規(guī)劃的制定。由于發(fā)明專利所需的實質(zhì)審查，發(fā)明專利申請量的這種快速增長勢頭，將對我國專利審查工作的工作負荷、審查效率和和審查質(zhì)量帶來巨大壓力與挑戰(zhàn)，日益增長的申請量與相對有限的審查人力資源增長模式之間的矛盾已經(jīng)初步顯現(xiàn)。從世界其他強國的經(jīng)驗來看，發(fā)明專利申請量的快速增長從需求層面要求專利審查人員的數(shù)量保持相應地增長，而在我國知識產(chǎn)權局發(fā)展的過程中，審查人力資源的增長顯得相對較慢，這種現(xiàn)狀需要在“十二五”期間得到更多的關注與改善。（作者單位：北京化工大學北京知識產(chǎn)權研究基地，國家知識產(chǎn)權局）

[1] 陳美章.專利制度在我國科技進步和經(jīng)濟發(fā)展中的作用[J].知識產(chǎn)權，1998(02)：7-8.

[2] 成思危.論創(chuàng)新型國家的建設[J].中國軟科學，2009(12)：1-2.

[3] Hingley Peter. Forecasting innovation： methods for predicting numbers of patent filings[M].Germany Springer, 2006：3-4.

[4] 馬歡,蔡中華.創(chuàng)新力預測[M].北京：知識產(chǎn)權出版社,2010：7-8.

[5] 徐晟.我國專利申請量的支持向量機預測模型研究[J].運籌與管理，2007(05)：137-139.

*本文受國家知識產(chǎn)權局軟課題SS07-B-13以及國家知識產(chǎn)權局專利受理與審批專項“申請量預測方法研究”項目的資助。