全球 “农业+新一代信息技术”领域专利发展态势分析

葛 焱，姚婧文，刘爱军2，，贾雯晴，俞建飞2， (1.南京农业大学党委宣传部，江苏 南京 210095；2.南京农业大学金善宝农业现代化发展研究院，江苏 南京 210095；.南京农业大学经济管理学院，江苏 南京 210095；.南京农业大学科学研究院，江苏 南京 210095)

0 引言

当前，新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，各国抢占科技制高点的竞争愈发激烈。党的十九届五中全会指出，要加强知识产权保护，大幅提高科技成果转移转化成效。专利作为知识产权最重要的一种载体[1]，是技术创新最有效的展现形式[2]。国家知识产权局数据显示[3]，截至2020年底，中国大陆 (不含港澳台)发明专利有效量达221.3万件，每万人发明专利拥有量达15.8件，中国已成为名副其实的专利大国。

农业作为国民经济第一产业，在国家经济体系中居基础地位，对于保障经济社会平稳运行发挥着重要作用[4]。经过多年不懈努力，中国成功打赢脱贫攻坚战，正朝着全面乡村振兴的目标不断努力。近年来，为加快推进农业农村现代化，让农民过上更美好生活，部分单位和学者探索 “物联网+农业” “5G+农业”等 “智慧农业+”新模式取得了一定成效，为美丽乡村建设作出重要贡献。

在当前面临百年未有之大变局背景下，创新在现代化建设全局中的核心地位日益凸显，谁掌握了新兴前沿交叉领域方向，谁就拥有了快速发展的资源和条件。随着新一代信息技术的飞速发展， “农业+新一代信息技术”更是大势所趋，为全面了解国内外 “农业+新一代信息技术”发展趋势，借助PatSnap全球专利检索数据库，对 “农业+新一代信息技术”领域全球专利发展态势进行比较与分析，以期为中国知识产权布局提供思路借鉴和方向参考，引导相关政府部门、企业、高校和科研院所及时把握发展趋势，瞄准领域 “卡脖子”技术问题，集中优势力量开展有组织科研和集成创新，加强新技术新品种研发，力争诞生更多竞争力强、被引次数多、维持年限长的高质量专利，实现 “产业链引导创新链、创新链孵化专利链、专利链保障产业链”的良好态势，提升创新链整体效能，为建设自主可控、安全高效的现代农业产业体系提供技术储备和源头支撑，为加快农业农村现代化建设、全面实施乡村振兴战略提供强大科技动力。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源和范围

本文以PatSnap 全球专利数据库为数据源进行检索，该数据库有效整合了从1790年至今的全球116个国家和地区超过1.4亿条专利数据。考虑到中国从1985年才开始实施 《专利法》，检索时间为1985—2020年。

1.2 检索方法

鉴于农业专利在国际专利分类体系 (Internatio-nal Patent Classification，IPC)中尚无明确归类，目前国际上对农业专利涉及的IPC范围也无统一的划分[5]，借鉴贾雯晴等[6]的研究方法，结合国家发展改革委发布的 《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录 (2016年版)》[7]，设定多重逻辑组合策略，采用自编和IPC小类进行检索，检索条件见表1。检索结果采用定性和定量分析相结合的方法，并借助EXCEL、SPSS和PatSnap专利数据库自带分析软件进行数据处理。

2 全球 “农业+新一代信息技术”领域专利分析

2.1 专利数量和区域构成

(1)专利数量。通过对PatSnap 全球专利数据库的检索，共检索出来自于全球46个国家和地区的 “农业+新一代信息技术”领域专利申请信息138034条、受理信息117777条，受理比达85.32%，其中发明专利申请129315件、受理113325件，实用新型专利申请8925件、受理4403件，外观设计专利申请105件、受理49件。由此可见，该领域申请和受理专利大都为发明专利，占比分别为93.68%和96.22%，这充分反映了 “农业+新一代信息技术”这一交叉领域的原创性和前沿性，凸显出该领域研究成果的新颖性和创造性。

表1 全球 “农业+新一代信息技术”领域专利检索

(2)区域构成。区域专利申请和受理量反映该区域的原始创新能力和市场发展潜力，是衡量区域创新活力和综合实力的重要指标[8]。全球 “农业+新一代信息技术”领域不同年份专利申请和受理的区域构成如图1所示 (本文所述区域是指专利权人所属区域)。可以看出，该领域区域集中度高，排名前5位国家的专利申请和受理量之和分别占全球申请和受理总量的76.23%和69.96%，其中，美国专利权人申请和在美受理的专利量均最多，占全球申请和受理总量的37.69%和27.85%；中国专利权人申请量为28369件，为美国申请量的54.17%，但中国受理的专利量却是美国受理专利量的93.91%；日本位居全球申请和受理量第3位，分别为11827件和10483件；德国申请量位居全球第4位，但受理量下滑至全球第7位；受理量全球第4位的是澳大利亚；韩国申请和受理量均稳居第5位。近年来，以中国为代表的新兴经济体专利申请和受理量快速上升，虽申请量不及美国，但受理量已日趋逼近，发展后劲十足。

可以看出，中国、澳大利亚、加拿大、韩国等国所属区域专利受理量大于该国专利权人申请量。以中国为例，其作为专利权人所属区域申请的专利有28369件，但受理数达30807件。这表明，有部分国外申请人选择在中国申请专利，一方面中国作为全球最大的发展中国家，具有超大规模市场优势，加上近年来经济快速发展，创新活力十足，大型跨国企业和机构都争相赶上中国这辆飞速发展的列车，享受创新发展带来的红利；另一方面，随着中国知识产权制度的日益健全和完善，大型跨国企业和机构在中国开展知识产权布局和保护的信心高涨，对中国发展前景十分看好。相应地，这也解释了为什么美国、德国申请和受理量之差如此之大，除了质量不高、领域不符等情况不予受理之外，会因为以上国家有相当比例申请人选择在本土之外申请专利，有选择性地开展知识产权全球化布局，体现出专利权人的国际化视野和全球化格局。

2.2 趋势分析

(1)申请趋势。专利申请量随时间的变化趋势是所在领域研究和发展情况的直观反映，不同区域专利申请量随时间的变化反映着该区域专利发展的趋势和竞争情况[9]。全球 “农业+新一代信息技术”领域专利申请大致分为以下四个阶段。

第一阶段，1994年之前，可称为萌芽期。在此时期全球各国专利申请量较少，新一代信息技术处于酝酿和萌芽状态， “农业+新一代信息技术”的交叉探索相对较少。

图1 全球 “农业+新一代信息技术”领域专利申请和受理区域分布

第二阶段，1994—2009年，可称为发展期。美国依托1993年出台的国家信息基础设施工程计划，大力重视和发展信息产业，重点打造能够成为颠覆性技术的新一代信息技术，作为应用场景的 “农业+新一代信息技术”领域在这一时期得到快速发展，美国在这一阶段的专利申请量处于明显领先地位，虽然部分年份偶有下降，但绝对性优势明显，呈现出快速上升态势。其他各国在这一阶段，专利申请量蹒跚前行，除德国略显微弱上升趋势外，其他国家差异不明显。

第三阶段，2009—2018年，可称为跃升期。中国自2009年开始迎来专利申请的跃升期，以38.35%的年均增长率快速增长，于2017年超过美国，跃居该领域专利申请量世界第1位，并一直保持领先。2018年中国专利申请量继续增长，达5111件，成为全球该领域申请量的最高峰值，这与国务院2010年出台 《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》[10]具有重要关系，从国家层面明确将新一代信息技术产业作为战略性新兴产业予以加快培育和发展，并强调要大幅提升创新能力，将新一代信息技术产业发展成为国民经济的支柱产业，文件出台为 “农业+新一代信息技术”领域的快速发展打下坚实基础。

第四阶段，2018年至今，可称为下降期。这一阶段，包括中国、美国在内的全球主要申请国均出现不同程度的下降。其中，美国下降幅度最大，2020年该国申请量 (2033件)降至与2010年 (2026件)齐平，相对于申请峰值 (2018年，4609件)下降幅度超过50%。2019年中国专利申请量出现了10年来的首次下滑，但仍有4921件的申请量；2020年申请量为4484件，与2017年基本齐平，相对于2018年的最高峰 (5111件)下降了13.4%。全球主要专利申请国在这一阶段都呈现出不同程度的下降趋势，这或与全球新一代信息技术从原理探索、技术积累、产品研发的1.0时代向实际生产应用、大规模产品推广的2.0时代跨越有关。以5G为例，2018年开始，包括中国在内的世界多国开始筹划其商业化运营，实现了从技术研发向市场应用推广的实质性转化。

近年来， “农业+新一代信息技术”领域国际格局发生根本性变化，专利技术中心从以美国为核心的单极化逐渐向以中国、美国、日本等为核心的多极化转变。中国经过10余年的快速发展，在该领域已处于优势地位，但仍面临较大竞争压力。

(2)竞争趋势。竞争趋势包括整体竞争力趋势和竞争力演变趋势。

整体竞争力趋势。当前， “农业+新一代信息技术”领域知识产权国际化竞争激烈。为了全面了解主要申请国在 “农业+新一代信息技术”领域的国际地位，参考王旭亮等[9]的做法，将各国在该领域的全球专利占比作为衡量该国专利竞争力指标，对主要专利申请国整体竞争力状况和竞争力演变趋势进行研究，如图2和图3所示。其中，整体竞争力状况是指各国专利累计拥有量与全球专利总量的占比，以此考察各国在该领域的专利份额和话语权，反映该领域的专利竞争地位。

由图2可知,截至2020年底， “农业+新一代信息技术”领域各国专利竞争力可分为4个梯队。第一梯队是美国，具有决定竞争优势，竞争力约为排名第2位中国的2倍；第二梯队为中国，具有相对竞争优势，其竞争力是排名第3位日本的2倍多，是排名第4位德国的3倍多；第三梯队为日本、德国，具有一定竞争优势，虽不及美国、中国等主要经济体的竞争实力，但与其他国家相比，优势显著；第四梯队为韩国、瑞士、法国、英国和加拿大等国，具有微弱竞争优势，虽整体竞争力略显不足，但在部分细分领域优势明显，如在 “农业+网络运营”二级领域，韩国专利申请量 (1274件)位居全球第2位，是第3位中国 (137件)的9倍多。

图2 全球 “农业+新一代信息技术”领域主要专利申请国整体竞争力趋势

竞争力演变趋势。为了进一步了解主要专利申请国竞争力演变趋势，对1985—2020年各国每年专利竞争力分布情况进行统计，探寻专利竞争力随时间序列的变化趋势和演变规律，力争为中国 “农业+新一代信息技术”领域创新发展提供借鉴和思考。由图3可知，主要专利申请国竞争力不断提升，从1985年竞争力之和约40%发展到2020年竞争力总和接近90%，集聚效应进一步体现。具体看，1990年之前，日本竞争力优势明显，但随着时间推移，在1991—2014年的10余年间美国竞争力快速提升，逐渐占据绝对优势地位，日本竞争优势不断萎缩并被德国、英国、法国等挤压；2015年之后，中国竞争力大幅提升，从2017年开始，中国已成为全球最具竞争力的国家，且呈现持续增强趋势；美国竞争力虽有下降但稳居第2位，日韩等国竞争力波动反弹，并对德国、英国等优势领域进行挤压，成为中国的潜在竞争者。这与10余年来以上各国经济发展情况密切相关，经济快速发展给 “农业+新一代信息技术”等前沿交叉领域带来发展契机，提供了充裕资金和有力的政府支持；同样，经济波动也给交叉领域的创新发展带来挑战，不连续的财政支持和人才供给以及产业发展动力的匮乏都会造成交叉领域竞争力的波动。

(3)主要国家和组织申请和受理趋势。为了进一步探明主要国家和组织专利申请和受理量差异来源，对世界知识产权组织和申请量排名前2位的美中两国专利申请和受理情况进行分析。

各国在世界知识产权组织申请和受理专利情况如图4所示。美国作为专利权人所属区域申请 (7078件)和受理 (7157件)的专利最多，占比接近50%，展现出美国在该领域的强大实力；日德位居第2位、第3位，申请和受理量虽无法与美国相比，但优势明显，是除美国外申请和受理量均破千的国家；中国居第5位，申请和受理量分别为914件和965件。从年份看，美国历年来均保持高速增长，稳居世界知识产权组织申请国榜首；德国在2000—2010年的10年间申请量优势明显，与他国差距显著；日本从2015年开始，申请量呈现爆发式增长趋势，随后连续多年申请量仅次于美国，发展后劲逐渐显现。从专利权人看，申请量排名前10位的专利权人中有美国企业4家、日本企业2家、德国企业2家、韩国企业1家和中国企业1家 (先正达股份)，受理量排名前10位的专利权人中有3家美国企业、2家日本企业、2家德国企业、2家中国企业 (先正达股份和大疆科技)和1家韩国企业。可以看到，中国企业国际化发展步伐加快，已有2家企业上榜。 《2020年中国专利调查报告》显示，2019年向境外提交专利申请 (含PCT)的企业占比3.7%，2020年有51%的企业向境外提交专利申请的意愿维持不变，这说明中国企业的海外知识产权布局意识进一步增强。

图3 全球 “农业+新一代信息技术”领域主要专利申请国竞争力演变

图4 各国在世界知识产权组织申请和受理专利情况

为了更全面地了解当前国际化专利布局情况，本文对他国在美国专利申请和受理情况进行统计。日本作为专利权人所属区域在美国申请和受理量最多，其次为德国、加拿大、瑞士等国，中国在美专利申请和受理量分别为517件和468件，位居第6和第5位。从具体年份看，2015年及之前，德国在美专利申请和受理量最高，2013年度申请量过百 (达102件)；2016年开始，日本后来居上，当年度专利申请量 (134件)接近德国 (75件)的2倍，2017年度申请量更是高达269件，比德国、加拿大、瑞士三国总和还多。韩国近年来的表现同样值得关注，2018年之前，韩国在美专利申请量不超过32件，但近两年发展迅速，2019和2020年度申请量分别为142件和117件，均仅次于日本，位居第2位，这与该国在世界知识产权组织专利申请情况相同，进一步体现出韩国机构的国际化视野和全球化格局。具体到专利权人，在美申请和受理量排名前10位的专利权人完全相同，都为全球知名的涉农和新一代信息技术领先企业，先正达股份占据头名，韩国LG、德国拜耳和拜尔农作物以及巴斯夫欧洲、日本索尼和索尼半导体、荷兰纽海姆、加拿大CNH IND CANADA、丹麦诺维信榜上有名。

世界主要经济体在华均有专利布局，其中美国在申请和受理量上处于明显优势。具体到年份，2012年之后，以美国为代表的国外申请主体开始在华进行大规模专利申请，美国2012年度专利申请量 (99件)约为2011年度 (53件)的2倍，2013年申请量 (140件)约为2012年的1.4倍，2017年度申请量最高达266件；日本近年来在华专利量呈现爆发式增长态势，2016年申请量为55件，2017年申请量就达到163件，约为上年的3倍，并且继续保持增长态势，成为美国之外第2个在华年度专利申请量过百的国家。

从专利权人主体角度看，在华专利申请量前10位的国际机构为先正达股份、高通股份、拜尔农作物、索尼、索尼半导体、陶氏益农、约翰迪尔、拜耳知识产权、诺维信、LG电子，专利受理量前10位的国际机构为先正达股份、拜尔农作物、索尼、索尼半导体、高通股份、陶氏益农、约翰迪尔、拜耳知识产权、诺维信、LG电子。可以看出，在华专利申请和受理量排名前10位的国际机构主体相同，只是部分机构申请和受理量略有不同 (美国高通股份申请量排名第2位，但受理量跌至第5位)；同时也看到，中国化工控股的先正达股份申请和受理量均居第1位，体现出该企业强大的专业技术能力和全面的知识产权布局。

当前，中国经济快速发展，特别是新冠肺炎疫情全球暴发以来，成为唯一一个正增长的经济体，国外企业开展知识产权布局的热情持续高涨。 2020年 “一带一路”沿线国家在华申请发明专利2.3万件，同比增长3.9%，中国知识产权布局的吸引力不断提升[3]。同时，也看到 “农业+新一代信息技术”领域专利布局集中度越来越高，寡头化趋势越发明显，大型国际企业优先通过专利布局占领产业高地，这与李成万[11]对金融领域专利策略研究的结果相同。

2.3 质量分析

(1)有效发明专利占比。有效发明专利是考察专利质量的重要方面，相对于专利申请量，其对专利综合实力的评定更有权威性、更具说服力[12]。截至2020年底，检索到 “农业+新一代信息技术”领域发明专利和有效发明专利占比情况。从发明专利占比看，美国占比最高 (100%)，日本次之 (99.2%)，中国占比在申请量排名前5位的国家中最低，仅为73.31%。从有效发明专利占比看，美国拥有最高占比 (55.16%)，德国 (53.81%)紧随其后，韩国 (38.53%)、日本 (31.45%)占比均超过30%，中国最低 (17.27%)。德国发明专利占比虽低于日韩两国，但有效发明专利比例明显提升，彰显出德国对于技术实用性的重视和工匠精神的雕琢。当前，中国虽然在 “农业+新一代信息技术”领域专利申请量排名居全球前列，但与他国相比，专利质量明显偏低，发明专利和有效发明专利数量明显不足，这不排除部分单位和个人因高新技术企业申报、科研项目结题、个人荣誉等 “走过场”需要而更多关注创新性要求较低的实用新型和外观设计等专利，但这也充分说明，中国在该领域的有效创新和实质性创造改进并不明显，需要迎头赶上。

(2)专利被引次数。专利被引次数作为专利质量的重要评价指标[13]，是对专利基础技术影响力和后续技术创新力的重要体现[14]。为了探究 “农业+新一代信息技术”领域专利影响力，对申请量排名前10位国家的被引次数超过10、50和100的专利进行统计。全球主要专利申请国被引次数分布情况如图5所示。

图5 全球主要专利申请国被引次数分布

在被引次数超过10、50、100的专利中，美国分别拥有10448件、3227件和1561件，均是拥有量最多的国家。在被引次数超过10的专利中，中国拥有量居第2位，略高于日德英等国。具体到高被引专利的专利权人，拥有数排名前10位的专利权人中，有7家美国企业、2家德国企业和1家中国企业 (先正达股份)。

在被引次数超过50的专利中，德国居第2位，但其数量 (169件)与美国 (3227件)差距甚远；中国排名第5位，约为美国的1/50。具体到高被引专利的专利权人，拥有数排名前10位的专利权人中，有8家美国企业、1家瑞士企业和1家德国企业，排名前50位中尚未出现中国专利权人。

在被引次数超过100的专利中，德国 (65件)同样居第2位，其后是日本 (29件)、英国 (26件)、瑞士 (25件)，中国排名第14位 (8件)。从具体专利权人看，拥有数排名前10位的高被引专利权人中，有6家美国企业、1家德国企业、1家瑞士企业、1家英国企业和1家丹麦企业，相较于被引次数超过10、50的申请主体中，美国企业数量有所减少，但仍占据优势性地位。美国在高被引专利拥有量上具有绝对优势，一方面得益于美国专利法对申请文件现有技术引用具有强制性规定[15]，促进了高被引专利的诞生；另一方面，美国在该领域的先发优势也进一步保证了其在被引次数上的绝对领先。

(3)专利价值。专利价值是指专利给其所有者或使用者带来的预期收益，并在现实条件下的表现。专利价值的高低，是专利维持、转化等决策的重要依据，更是科技创新产出的客观、准确的度量[16]。本文借助PatSnap专利数据库，基于战略价值、市场价值、经济价值、技术价值、法律价值五个维度来综合评估专利价值。检索发现，全球 “农业+新一代信息技术”领域专利价值超过1万美元、3万美元和 30万美元的专利数分别为47060件、33344件和15949件，美国在3种类型高价值专利统计口径中均保持最高拥有量，达到20871件、18588件和8416件，占比分别为32.96%、55.75%和52.77%。中国拥有专利价值超过1万和3万美元的专利数量居第3位，分别为2764件和2129件，但价值超过30万美元的专利拥有量明显不足，位居第11位 (195件)，占比仅为1.43%，落后于德国、日本、瑞士等国。

从具体专利权人看，专利价值超过1万美元专利中，拥有量排名前10位的专利权人有5家美国企业、2家德国企业、2家日本企业和1家中国企业 (先正达股份)；专利价值超过3万美元专利中，拥有量排名前10位的专利权人有8家美国企业、1家德国企业和1家瑞士企业，中国拥有量最高的专利权人排名第36位；专利价值超过30万美元专利中，拥有量排名前10位的专利权人中有5家美国企业、2家德国企业、1家中国企业 (先正达股份)、1瑞士企业和1家丹麦企业。先正达股份的屡次上榜，凸显出近年来中国大型企业 “走出去”战略的成功，但也显示出本土企业在高价值专利孵化和培育方面有待加强。

(4)权利要求数。权利要求数作为专利价值的关键指标，决定了技术方案的深度和广度，高质量专利往往表现为权利要求数多且技术覆盖范围更广[17-18]。

在高权利要求数专利拥有量方面，美国高居榜首，分别拥有45152件、6950件和1983件，中国分别拥有11090件、238件和63件，位居第2、6和3位。具体到拥有量排名前10位的专利权人看，权利要求数超过10的有6家来自美国、3家来自德国、1家来自中国 (大疆科技)；权利要求数超过50的有9家来自美国、1家来自中国 (大疆科技)。大疆科技的入围表明中国在大力实施知识产权强国战略背景下，越来越多的国内企业注重原始创新和知识产权保护，特别是像大疆一类的创新型企业，创新就是生产力，创新就是效率，只有把握住创新驱动发展这根主线，企业才能做大做强，才能行稳致远。权利要求数超过100的专利中，大疆科技同样入围，其拥有46件权利要求数超过100的专利，排名全球第9位。随着中国经济的高质量发展，将有越来越多的本土公司进入国际市场，与国外大型跨国公司开展正面竞争，此时，知识产权布局就显得尤为重要，正如习近平总书记指出，谁牵住了科技创新这个牛鼻子，谁走好了科技创新这步先手棋，谁就能占领先机、赢得优势。

(5)专利维持时间。专利的有效维持是专利价值实现的前提，专利维持时间是专利质量高低的重要体现[19-20]。通常，专利维持费用随着维持时间的延长而增加，维持时间通过专利权人的经济行为可以反映专利质量。全球 “农业+新一代信息技术”领域，维持时间超过10年的专利中，美国拥有的数量最多 (10191件)，中国位居第2位 (3841件)，日韩紧随其后，分别拥有1981件和1241件；维持时间在5～10年的专利中，中国拥有的数量最多 (4901件)，美国位列第2位 (3282件)。总体看，美国优势明显，但在5～10年段，中国优势更显突出。根据国家知识产权局发布[21]，截至2020年底，中国国内有效发明专利中，维持年限超过10年的有28.1万件，占总量的12.3%，较上年提升1个百分点，当前国内专利维持年限逐渐延长，专利质量稳步提升，专利结构不断优化。

2.4 技术演变

(1)全球 “农业+新一代信息技术”领域技术演变。为了进一步探寻全球 “农业+新一代信息技术”领域技术演变趋势，以申请量为对象，对该领域各二级子领域进行了检索，如图6所示。可以看出，2000年之前全球各子领域专利申请量均较少，1999年全球申请总量仅为717件；2000年之后，部分子领域快速发展， “农业+互联网”和 “农业+集成电路”两个脱颖而出，成为仅有的累计申请量过万的两个子领域，分别为62730件和36878件。其中， “农业+互联网”领域自2000年开始快速增长，在随后的多年里一直保持领先优势，并于2018年达到顶峰，年度申请量达6246件，占比近50%，虽然2020年各子领域申请量均出现下滑，但 “农业+互联网”依然保持领先。 “农业+集成电路”领域自2000年开始较快增长，2019年专利申请量最高达4796件，即使在2020年， “农业+集成电路”申请量仍达2890件，与 “农业+互联网” (3405件)的差距进一步缩小，发展势头良好。 “农业+大数据”领域自2016年开始快速上升，当年度专利申请量 (807件)约为2015年 (418件)的两倍，且在随后年份均保持较快增长，2019年申请量高达1991件，是 “农业+新一代信息技术”领域年度专利申请量过千的三个子领域之一。

图6 全球 “农业+新一代信息技术”领域技术演变趋势

此外， “农业+网络设备” “农业+机器人” “农业+人工智能” “农业+网络运营”等子领域专利申请量同样保持较快增长。 “农业+网络设备”领域自2015年开始较快增长，2015年 (174件)是2014年 (70件)的两倍多，2020年申请量达到649件，是当年唯一保持正增长的子领域。 “农业+机器人”领域2015—2019年间出现高速增长，年均增长率接近50%，是近年来快速增长的子领域典型代表之一。 “农业+人工智能”作为新兴领域，随人工智能的兴起而快速发展，2017年申请量为70件，2018年申请量超过170件，年度增长率高达147%，发展势头凶猛。 “农业+网络运营”2016年申请量仅为18件，2019年超过100件，3年间以指数级速率增长，信息化交叉趋势明显。 “农业+信息终端” “农业+新型元器件”两个领域虽专利申请总量不大，但每年皆有新增，体现出部分专利权人的深耕和坚守。 “农业+新型显示器件” “农业+新兴软件”领域多年来只有零星专利申请，还未形成持续创新趋势。 “农业+关键电子材料” “农业+电子专用设备仪器” “农业+网络与信息安全” “农业+高端储能”领域至今未有专利申请，亟待拥有战略眼光和全局视野的专利权人进行挖掘。

(2)主要专利申请国或地区技术演变。以下主要分析美国、日本和中国的情况。

美国在 “农业+互联网” “农业+集成电路” “农业+机器人” “农业+人工智能” “农业+网络设备” “农业+大数据” “农业+网络运营” “农业+信息终端”领域拥有专利布局，申请量依次为18761、13359、10655、3213、3126、1762、1694、301件。其中， “农业+互联网”领域占比最高，其于1999年出现第1个专利申请，随后开始快速增长，2013年申请量破千 (1144件)，2018年申请量达到最高 (2335件)，占总量比例接近40%。 “农业+集成电路”领域于2000年拥有第1个专利申请，随后以较快增速增长，2019年申请量最高达2081件，是申请总量仅次于 “农业+互联网”的子领域。 “农业+机器人”领域排名第3位，其于2002年开始快速增长，当年度申请量 (101件)约为上年度 (29件)的3.5倍，2017年申请量成功破千 (1360件)，成为年度申请量破千的三个子领域之一。 “农业+人工智能”领域自2015年以来在美迅速发展，当年度申请量 (137件)约为2014年 (99件)的1.4倍，2019年最高 (815件)。此外，美国在 “农业+网络设备” “农业+大数据” “农业+网络运营”领域也拥有较大优势，占全球比重持续提升，凸显出美国作为世界第一大经济体对于农业交叉领域的重视和知识产权领域的前瞻布局。

检索可知， “农业+机器人” “农业+互联网” “农业+集成电路” “农业+信息终端” “农业+人工智能” “农业+大数据” “农业+网络设备” “农业+网络运营”领域在日本均拥有专利申请，申请量依次为3596、3122、2321、950、474、343、251、152件。其中， “农业+机器人”领域申请量最多，并在多个年份保持第一优势，其自2011年开始较快增长，2013年申请量 (239件)约为2012年 (122件)的2倍，2017年最高达527件。 “农业+互联网”领域是总量排名第2位的领域，虽与美国相差甚远，但近年来上升势头明显，2016年最高达425件，展现出强大韧性，也凸显出日本在该领域强大的技术实力。 “农业+集成电路”领域自2001年拥有第一个专利申请，随后开始不断积累，于2011年出现第一波增长潮，在经历2013、2016、2017等多次增长后，于2017年到达顶峰，年度申请量达398件，成为申请量过千的三个子领域之一。 “农业+信息终端”是日本的优势子领域，其申请总量是美国的3倍多，是全球该领域的 “单项冠军”，其于2013年开始快速增长，随后多年均保持较快速率增长，2016年度申请量高达122件，该领域单年份申请量全球最高；这既体现出日本在该领域的坚守，也启示我们越是竞争激烈的当下，越要把握优势，进一步做大做强。日本在 “农业+人工智能” “农业+大数据” “农业+网络设备” “农业+网络运营”领域虽申请总量不高，但起步较早，均于2000年左右出现第1个专利申请，拥有较好的技术和人才积累，为日本在该领域的全球化布局打下了重要基础。

中国各领域近年来发展迅速，特别是2017年以来，以 “农业+机器人”为代表的领域快速增长，在全球所占比重日渐提升。检索发现，除 “农业+机器人” (8826件)领域外，中国在 “农业+互联网” (6811件)、 “农业+集成电路” (4751件)、 “农业+大数据” (3357件)、 “农业+人工智能” (2986件)、 “农业+网络设备” (2944件)领域发展同样喜人， “农业+网络运营” (371件)、 “农业+信息终端” (286件)领域虽总量不高，但已拥有先发优势。从全球看，中国和日本的最优领域均为 “农业+机器人”，虽总量不及美国，但发展动能强劲；全球申请总量最多的 “农业+互联网”领域在中国申请量位居第2位，近年来发展势头良好，大有赶超之势。从中美对比看，中国在 “农业+互联网” “农业+集成电路” “农业+机器人” “农业+网络运营”领域差距明显，在 “农业+人工智能” “农业+网络设备” “农业+信息终端”领域差距逐渐减小，但在 “农业+大数据”领域处于领先地位，申请量约为美国的2倍，这与近年来国内电子商务快速发展有关，积累并拥有了一大批高质量的数据，为农业和大数据的交叉研究打下重要基础。从中日对比看，中国在 “农业+机器人”等多领域均具有绝对性优势，但在 “农业+信息终端”领域劣势明显，一方面体现出中国科技创新实力的日益增强，另一方面也说明日本在传统优势领域的坚守成效显著。

3 分析与讨论

当前，中国在 “农业+新一代信息技术”领域专利申请总量位居世界前列，但在被引次数、权利要求数、专利维持年限等方面与美国有较大差距，在发明专利占比、有效发明专利占比、高价值专利等方面与日德韩等国还有不小差距，与世界知识产权强国要求还不相适应。中国虽然是专利大国，但还不是专利强国，尚处于大而不强、多而不优、布局分散的地位，如何理性看待专利数量与质量之间的相互关系，找准与主要发达国家的差距和不足，不断提升专利 “硬实力”，既是实施知识产权强国战略、突破关键核心技术 “卡脖子”困境的内在要求，也是积极开拓国际专利市场、抢占全球产业竞争高地的迫切需要，更是构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局的重要支撑。为此，以 “农业+新一代信息技术”领域为例，探讨当前中国交叉研究领域专利布局存在的问题和现状。

(1)专利含金量有待提升。从产业结构方面看， “农业+新一代信息技术”等战略性新兴产业领域创新效能偏低。战略性新兴产业作为引导未来经济社会发展的重要力量[10]，既代表科技创新方向，也引领产业发展方向，具有科技含量高、成长潜力大、综合效益好等特征，一定意义上凸显专利质量和价值。以 “农业+新一代信息技术”领域为例，中国发明专利和有效发明专利占比均在申请量排名前5位的国家中垫底，这与中国的大国身份不符，显示出该领域创新产出水平与创新投入的不相匹配。从维持时间方面看，相较于西方发达国家，中国长时间维持专利偏少。在 “农业+新一代信息技术”领域，中国维持年限在10年以上的专利数量明显不足，缺少受到长时间关注和长期转化的高质量专利，专利布局需要进一步优化。

(2)专利海外布局能力亟需加强。海外布局是对专利质量的一次严峻考验，虽然在 “农业+新一代信息技术”领域，中国化工控股的先正达股份和深圳大疆科技已入围世界知识产权组织受理量前十，但相较于美日德等国企业数量还有差距，且在他国专利布局还不够深入，中国机构进行知识产权全球化布局的良好态势尚未形成。有数据显示，中国在海外获得授权并维持有效的发明专利数量，远低于美国、日本，甚至不及韩国的一半，迫切需要在继续发挥大型跨国公司和科技型企业优势基础上，进一步加强央企、地方国企和互联网企业等海外专利布局，提升参与国际市场竞争的能力和水平，积极抢占全球知识产权高地，不断打造核心竞争优势。

(3)专利支撑经济社会发展作用需要提升。专利的转化应用是实现专利价值的重要体现，是将研究成果转化为支撑经济社会发展动力的具体实践。但目前，中国专利与产业脱离以及转化率不高等问题仍客观存在。以 “农业+新一代信息技术”领域为例，虽然中国在大部分子领域已有布局，但从全球视角看，与产业密切相关的 “农业+互联网” “农业+集成电路”等领域专利布局明显不强，这与中美贸易摩擦后中国暴露出在核心软件、集成电路等方面关键核心技术缺乏的事实相一致。同时，当前 “农业+新一代信息技术”领域专利大都处于原始创新保护和技术积累储备环节，对于经济社会高质量发展的支撑能力明显不足。 《2020年中国专利调查报告》[21]显示，中国国内有效专利的产业化率为41.6%，其中有效发明专利产业化率为34.7%，虽然近年来专利转化水平稳中有进，但相较于全球主要发达国家还显不足，需要深化创新链和产业链的相互融合，确立以企业为主体的创新地位，构建企业、高校、科研院所等多方参与、共同协作的创新联合体，大力开展合作创新，不断提高专利转移转化水平。

4 启示

(1)进一步加强专利发展方向研判。当前，以新一代信息技术为代表的未来信息技术发展瞬息万变， “农业+新一代信息技术”领域更是迅猛发展，不同国家在不同二级领域的优劣势逐渐显现，中国在部分二级领域与世界先进水平还有不小差距，不平衡不充分问题依然突出，部分重点领域技术方向研判不够准确，关键环节改革创新任务仍然艰巨，知识产权创新能力还不能适应高质量发展的内在要求。这就需要坚持创新在现代化建设全局中的核心地位，深入实施知识产权强国战略，发挥中国超大市场规模和完备产业基础优势，加大未来技术方向研判，既大力支持共识性技术创新，也注重对非共识性创新的包容和保护，持续强化对短期无法获利的前沿技术和存在不确定性的未来技术的投入力度，下大力气狠抓源头创新、集成创新和合作创新，并整合产业链上下游创新资源，开展共性技术研发和前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新，加强以企业为主体的创新布局，根据实际情况有针对性地谋划布局发明、实用新型和外观设计等不同类型专利。

(2)进一步加强专利全球谋划布局。当前，中国部分机构已开展专利全球化布局，但布局的广度和深度还不够，尚未能形成全面、立体的专利有效保护体系，因专利布局不够全面而导致的知识产权纠纷案件时有发生，迫切需要加强海外专利布局，提升参与国际产业竞争的话语权。企业作为知识产权全球化布局的前沿阵地，要进一步增强核心专利布局意识，提高核心专利全球布局力度，注重核心专利上下游环节的全覆盖，加强专利布局的长期规划和系统性谋划，关注专利的预见性，力争通过有效的知识产权保护，为企业争取更多的发展主动权。在专利全球化布局背景下，要积极参与知识产权全球治理，以更大力度参加知识产权国际化合作，与世界知识产权组织等保持密切沟通，不断向世界贡献全球知识产权治理体系的中国方案。在进行专利全球化布局的同时，还要注重对既懂知识产权又懂外语的国际型人才的培养，强化人才在知识产权国际化布局中的重要作用，使其能够与不同国家、不同肤色、不同文化的人交朋友、谈合作，为下一步知识产权全球转化应用打下良好基础。

(3)进一步加强高质量专利培育孵化。高质量专利既关注技术方案的新颖性和创新性，更强调对于解决关键性和重要性技术问题的贡献程度，体现在其是否能够转化应用为现实生产力上。只有将科技成果成功转化应用到产业上，运用到生产生活中，才能体现它的价值，彰显它的高质量。在世界百年未有之大变局加速演进、不稳定性不确定性因素明显增加之际，更要进一步把握市场应用导向，围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链、围绕产业链诞生专利链，找准突破口，增强针对性，强化知识产权在产业和创新中的双向黏合作用，提高精准布局，把高质量贯穿到知识产权创造、管理和运用的全生命周期中，让更多科技成果从实验室走向产业应用，最大化提升知识产权价值，切实把创新成果体现在实实在在的产业价值上。