1、推动浙江省虚拟现实产业发展的专利分析与建议 林志坚 林晔 谌凯 汪亮 储晓露 吴巧玲 应向伟 浙江省科技信息研究院 杭州市科技信息研究院 摘 要： 为贯彻落实国家知识产权强国战略, 提升浙江省乃至我国虚拟现实产业的竞争力, 本文以虚拟现实技术及其四大主要应用领域游戏体育、医疗卫生、教育培训和航空航天等为研究对象, 从国家层面、省级层面、专利权人层面、技术层面开展专利分析研究。明确国内外虚拟现实产业发展态势, 分析了浙江省发展虚拟现实产业的优势与存在的问题。最后, 基于知识产权战略视角, 对浙江省虚拟现实产业的发展策略和科技管理提出了对策建议。关键词： 虚拟现实; 专利分析; 发展趋势; 知识产
2、权战略; 专利布局; 作者简介：林志坚 (1982-) , 男, 副主任, 助理研究员, 主要研究方向:产业专利分析、科技管理。作者简介：储晓露 (1988-) , 女, 安徽, 助理研究员, 主要研究方向:产业专利分析。收稿日期：2015-05-05基金：浙江省软科学研究项目 (2015C35008) Patent Analysis and Suggestions to Promote the Development of Virtual Reality Industry in Zhejiang ProvinceLin Zhijian Lin Ye Shen Kai Wang Liang C
3、hu Xiaolu Wu Qiaoling Ying Xiangwei Zhejiang Institute of Scientific and Technological Information; Hangzhou Institute of Scientific and Technological Information; Abstract： In order to implement the national Intellectual Property Strategy, and also to promote the competitiveness of virtual reality
4、(VR) industry in Zhejiang province and even in china, the paper investigated the VR industry by means of patent analysis approach. The study analyzed the development of four main application fields of VR, including sports patent analysis; development trend; intellectual property strategy; patent lay
5、out; Received： 2015-05-05国家自主创新能力是国家综合实力和经济发展动力的重要标志, 而知识产权作为科技创新水平的直观反映, 已成为国际市场竞争中的战略性武器1。对我国而言, 要提升科技创新能力, 实施知识产权战略是必经之路。同时, 知识产权战略也是帮助企业打击竞争对手、防御侵权指控从而提升产业自主竞争力的有效方法2。2008 年 6 月 5 日, 国务院发布国家知识产权战略纲要, 明确了知识产权战略的更高地位, 作为知识产权战略重要组成部分的专利战略, 更是成为产业界的新宠, 实施力度日益加大。虚拟现实 (virtual reality, VR) 是通过集成计算机图形学
6、、多媒体技术、传感器控制、人机实时交互、三维显示以及计算机仿真等多种技术, 营造在视、听、触、嗅、味觉多方面高度逼真的计算机模拟环境, 实现用户与虚拟环境的交互, 从而使用户获得贴近现实的逼真体验3-5。为了在 VR 技术领域保持领先优势, 美、英、日、韩等国政府和一些 IT 巨头企业不惜巨资在该领域进行研发, 如:美国国家科学基金会、航空航天局、国防部、卫生与福利部等机构均有涉及 VR 技术的发展计划, 重点支持 VR 技术应用于医疗卫生、游戏体育、教育培训和航空航天等领域3。当前, 虚拟现实市场不论是在国外还是国内, 都处于初级发展阶段。国外 VR 技术于 20 世纪 90 年代初具雏形6
7、, 直到 2000 年随着 3D 计算技术和交互技术的发展才逐渐壮大3。而国内虚拟现实概念兴起于2015 年, 最早出现在一线城市以及科技圈、媒体圈、游戏硬件爱好者之间, 当年我国虚拟现实市场规模将近 15 亿元。虚拟现实作为一项开拓性技术, 未来的市场被资本和用户看好, 在各领域的应用都有着巨大潜力, 据预测 2020 年虚拟现实市场规模将接近 600 亿元7。浙江省作为全国信息产业大省, 发展 VR 产业具有良好的先天基础。如何抢占VR 产业发展的“风口”、精准切入 VR 新兴产业、培育一批具有国际影响力 VR优势企业将是我省各级政府重点关注的问题。本文将从专利分析的角度剖析全球虚拟现实产
8、业发展态势与进展, 对于指导我省虚拟现实产业发展和专利战略布局, 推动全省信息产业转型升级, 打造浙江经济升级版具有一定的参考价值。1 国内外虚拟现实产业发展态势作为新兴产业, 虚拟现实“新兴”的特性决定了采用产业方面的经济数据很难把握期发展现状;而由于虚拟现实产业具有很强的“技术”性, 决定了从技术角度分析其现状更具有意义8。通过文献调研和对德温特数据库中的虚拟现实技术专利检索分析, 得到以下结论。(1) 全球虚拟现实技术进入快速发展阶段从全球虚拟现实技术专利申请趋势来看 (图 1) , 1991 年以来虚拟现实技术专利增长迅速, 再经过本世纪前 10 年的技术累积, 2012 年以后虚拟现
9、实技术进入第二个高速发展期。2011 年全球虚拟现实优先权专利仅 404 项, 2014 年骤增到 782 项 (由于发明专利的公开有 18 个月左右的迟滞期, 2015 年的数据不全, 仅作参考) 。从虚拟现实技术生命周期图也可以看出, 从 2013 年开始, 虚拟现实技术专利申请人数量和专利数量均增长迅猛, 进入高速发展期。这一高速发展趋势一直延续至今, 表明国际上虚拟现实技术的研发热度日渐升温, 发展前景值得期待。图 1 全球虚拟现实技术专利量年度分布 Fig.1 Annual trend of patent applications in the world 下载原图(2) 美日韩实力
10、雄厚, 我国起步晚发展快从主要国家专利申请年度分布情况上看 (图 2) , 美国和日本是虚拟现实技术的领跑者, 上世纪 80 年代就在该技术领域先行申请专利, 步入技术孕育期;相对而言, 在 2000 年以前, 日本和美国在该技术领域技术实力不相上下, 专利总量和年均专利数量均差别不大;之后日本的虚拟现实专利申请量开始下滑, 特别是 2005 年以后专利申请减少加剧;而美国则一直保持良好的发展势头, 2014 年专利申请量达历史峰值 307 项。我国虚拟现实技术发展较晚, 第一项专利出现在 1995 年, 随后进入技术孕育期, 直到 2005 年以后才加速发展;特别是 2010年以来, 虚拟现
11、实专利申请量出现井喷式增长, 年度专利申请量超过日本、紧追美国, 2014 年申请量达 188 项。相比之下, 韩国、德国和英国的专利总量虽不及中国, 但是其技术发展均早于中国;特别是韩国, 在 2010 年以前的年度专利申请量均远多于我国。从发展趋势上看, 可以说美、中、韩 3 国引领了国际上虚拟现实技术快速发展的第三阶段。2013 年以来, 我国作为虚拟现实设备的主要生产国和消费国, 技术研发能力不断增强。(3) 发达国家已在我国布局大量专利从图 3 可以看出, 美国虚拟现实专利数量最多, 除了在本国进行专利布局, 在中国、日本、韩国和欧洲等国家/地区也布局了专利, 以求在出口图 2 主要
12、国家专利申请年度分布情况 Fig.2 Annual distribution of patent applications by different priority countries 下载原图图 3 主要专利国家全球专利族布局 Fig.3 Patent portfolios of main related countries 下载原图相关设备和技术时获得知识产权保护。日本和韩国的专利申请总量分列全球第2、4 位, 两国在全球专利布局的情况与美国类似, 在美、中、欧等地区均申请了专利, 而且均十分重视在美国专利的申请, 分别布局了 472、224 项美国专利。从美、日、韩三国同族专利的申请情
13、况也可以反映出其外向型的市场战略。相比之下, 中国虽然专利数量较多, 但其专利申请主要集中在本国, 仅有 22 件PCT 专利申请, 在美、日、韩等国的专利布局也非常少, 仅分别为 16、6、3 项专利。说明国内创新主体的知识产权保护意识还不够强, 而且真正值得向国外申请知识产权保护的有效技术不多。这一方面印证了我国在虚拟现实领域核心技术的不足, 另一方面也提示我国发展虚拟现实产业面临着较强的知识产权壁垒。(4) 游戏体育、医疗卫生成为虚拟现实技术的热点应用领域从主要国家技术领域布局来看, 美国在游戏体育、医疗卫生、教育培训和航空航天等领域均有绝对的领先优势, 其更侧重于发展游戏体育、医疗卫生
14、领域的虚拟现实技术;美国在所分析的 4 个领域的专利申请占该国所有虚拟现实技术专利的 49%。日本则非常注重游戏体育领域的虚拟现实技术研发, 该领域专利占该国虚拟现实技术专利的 25%。中国对这 4 个领域的研发投入程度明显不及美、日、韩等国, 专利申请量仅占本国虚拟现实技术专利的 24%;虽然中国专利申请总量全球排名第 3, 但其在这 4 个主要应用领域的专利申请量均少于排名第 4的韩国。德国和英国也比较注重医疗卫生和游戏体育 2 个领域的虚拟现实专利申请。总体而言, 游戏体育和医疗卫生领域的虚拟现实专利数量较多, 是虚拟现实技术的热点应用领域。(5) 新兴技术分布在光强度控制与放大、图像投
15、影记录光学系统、高分子数据服、数据头盔等领域表 1 列出了 2014-2016 年间虚拟现实领域首次使用且专利量较大的德温特手工代码。其中, 专利数最多的是光强度控制与放大技术, 随后是:用于图像投影和记录的光学系统, 摄影仪器及其投影, 视频投射设备的内部结构与冷却, 摄影图像的构造细节, HDMI (高清晰度多媒体接口) 技术, 高分子聚合物制备的数据服、数据头盔, 全景、宽屏摄影等技术。这些新兴技术相关专利主要来自于Facebook、三星、万代南梦宫等国外虚拟现实产业巨头, 以及国内的深圳虚拟现实科技有限公司。表 1 虚拟现实技术领域 2014-2016 年期间首次使用的德温特手工代码
16、Table 1 Technology terms first used in last 3 years 下载原表 2 浙江省发展虚拟现实产业的优势与存在的问题2.1 浙江省发展虚拟现实产业的优势(1) 浙江省具有坚实的技术和人才基础浙江省是信息产业大省, 省会杭州是我国软件、集成电路设计产业化基地, 又是我国信息产业、电子商务、电子政务、数字电视试点城市, 具有基于信息技术的高新技术特色产业。又有浙江大学、中国美术学院等一批国内知名学府为虚拟现实产业发展提供众多软件开发、计算机辅助设计、美术与人体工程学方面的人才。如:浙江大学图形实验室致力于计算机辅助设计与图形学的研究及高层次人才培养, 是国
17、内十大重点虚拟现实研究机构之一;中国美院设有跨媒体艺术研究中心和 3D 音画研究所等机构, 致力于数字图形与互动艺术、虚拟感官、跨媒体展示与表演等虚拟现实关键技术的研究;浙江理工大学也建有虚拟现实实验室。高新技术产业的发展和良好的人才供给条件, 为我省发展虚拟现实产业提供了坚实的基础。从专利申请量来看, 浙江省目前拥有虚拟现实专利 62 件, 在全国省市排名中位居第 6。自 2007 年出现第一件虚拟现实专利起到 2013 年间, 我省虚拟现实年均专利申请量维持在 3 件左右, 处于产业发展孕育期。2014 年以来, 我省虚拟现实专利申请量激增, 2015 年达到 33 件。这反映出我省近年来
18、, 加大了在虚拟现实领域的研发投入和专利布局, 具有较好的技术和知识产权基础 (图 4) 。图 4 浙江省虚拟现实专利申请年度分布 Fig.4 Annual trend of patent applications of Zhejiang province 下载原图(2) 浙江省在游戏体育和教育培训领域的具有一定优势从主要省市的虚拟现实技术领域布局情况看 (图 5) , 浙江省在游戏体育和教育培训领域具有专利数量优势;尤其是在游戏体育领域, 专利数量在全国主要省市中排名第 3。另外, 据不完全数据统计, 2013 年, 仅省会杭州就有游戏企业83 家, 全市动漫产业总收益约 40 亿, 净利润
19、超过 20 亿, 其中游戏产业占全市动漫产业的 80%。可以看出, 动漫游戏产业已成为浙江省文化创意产业经济发展新的主力军。同时, 浙江省经济较发达, 教育培训产业发展也较为成熟, 全省拥有各类教育培训机构逾 7000 家, 数量位居全国第 6 位。在游戏体育和教育培训领域拥有的知识产权和产业优势, 为我省发展虚拟现实产业提供了良好的切入点。图 5 主要省市的虚拟现实技术领域布局 Fig.5 Technology layout of main related province in China 下载原图(3) 政府重视和民营资本投入为我省虚拟现实产业发展营造良好生态环境我国政府对虚拟现实技术的
20、研发非常重视。该技术是国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020 年) 信息技术领域需要重点发展的 3 项前沿技术之一, 同时, 国家 863 计划、国家自然科学基金均提出对 VR 技术重点支持。863 计划对虚拟现实领域的资助主要围绕虚拟现实新方法和新技术、虚拟现实与数字媒体技术等多学科交叉融合等开展研究。2016 年, 浙商更是吹响了虚拟现实集结号, 竞逐全球虚拟现实产业“第一桶金”。如:今年 3 月, 阿里巴巴宣布成立虚拟现实实验室, 并开启了与 Facebook 的战略合作;杭州映墨科技、金华唯见科技、恒生电子创新研究院、台州水晶光电等企业也纷纷注资研发虚拟现实产品。政府重
21、视和浙商资本投入为我省虚拟现实产业发展营造了良好生态环境。2.2 浙江省发展虚拟现实产业存在的问题 (1) 专利数量较少, 产业专利聚集度较低对于一个地区而言, 已有的研发资源需要被合理分布在不同的产业中。故评价一个地区产业结构的发展潜力, 不仅要看专利总量, 还应考虑产业专利聚集度指标8-9。从专利申请总量上看, 浙江省仅有 62 件虚拟现实专利, 远远落后于北京、广东、上海和江苏等省市 (图 6) 。从国内虚拟现实专利数量 Top10省市的专利聚集度分析中 (图 7) , 可知北京、广东、上海在专利总量和虚拟现实专利产业聚集度方面均位列全国前 3。而浙江省虽然专利量排名第 6, 但是专利聚
22、集度却很低, 落后于所分析的其他 9 个省市。这说明我省在虚拟现实产业中的研发投入力度不强, 既定的产业资源布局不能够使该产业成为我省的优势产业。图 6 虚拟现实中国专利来源区域分布 Fig.6 Distribution of patent sources of Chinese patents 下载原图图 7 国内省市虚拟现实产业专利聚集度 Fig.7 Patent aggregation degree of main provinces and cites in China 下载原图(2) 核心技术欠缺, 研发投入不足从浙江省的专利结构来看, 发明专利仅占约 48%, 远落后于全国平均水平的
23、 70%, 更低于北京市的 87%, 在专利数量 Top10 省市中排名第 9, 发明专利申请比例严重失调 (表 2) 。另外, 我省的虚拟现实专利授权率也比较低, 在专利数量Top10 省市中排名第 7。进一步分析无效专利, 其失效原因主要为“发明专利申请公布后的视为撤回”和“未缴年费专利权终止”。以上专利质量指标及失效原因均反映出我省虚拟现实专利的质量有待提高, 提示我省虚拟现实产业很可能存在核心技术的欠缺, 研发投入不足。(3) 面临国内外竞争对手的双重挑战表 2 国内省市虚拟现实产业专利类型及法律状态分析 Table 2 Patent types and legal status of
24、 main provinces and cites in China 下载原表 一是, 国外企业在中国市场的专利布局深入。从中国专利的区域来源看, 1894件中国专利中, 562 件是来自国外机构的专利申请, 占比 29.7%。中国专利的专利申请人排名中 (图 8) , Top10 有 5 个是来自韩、美、日等国的公司, 分是:三星、索尼、IBM、微软和佳能。这些公司的在华专利申请主要分布在游戏体育、医疗卫生和教育培训三大技术领域。可见国外公司对我国的专利布局已很深入, 凭借其技术优势, 已在中国构筑了强大的专利壁垒, 这对我省的虚拟现实产业优势领域 (游戏体育和教育培训) 的发展形成了较大威
25、胁。图 8 中国虚拟现实专利主要申请人 Fig.8 Rankings of main patent applicants of Chinese patents 下载原图二是, 国内竞争对手实力强劲。我国的专利申请人中, 专利数量最多的是北京航空航天大学, 其次是广西省北海市科遥奇电子科技有限公司总经理苏茂;广东省的深圳多哚新技术有限责任公司和深圳市虚拟现实科技有限公司的专利申请也比较多;而浙江省的机构或个人没有进入全国虚拟现实专利申请人 Top10 的行列。浙江省在虚拟现实技术领域专利申请最多的是浙江大学, 随后是杭州映墨科技有限公司和杭州颐客科技有限公司。我省主要专利申请人的专利数量均不多,
26、 远落后与国内领先的竞争对手。对于我省来说, 虚拟现实产业发展还将面临来自国内竞争对手巨大的挑战。3 推动我省虚拟现实产业发展的对策建议(1) 加强政府引导与扶持, 培育优势企业为改善我省虚拟现实产业专利结构不合理、发明专利授权率较低、核心技术欠缺等问题, 政府可从以下三方面入手:一是, 研究设立虚拟现实重大专项, 对游戏体育和教育培训等我省具有一定优势的虚拟现实热门应用领域, 以及光强度控制与放大、图像投影记录光学系统、高分子数据服、数据头盔等新兴技术开展研发攻关, 夯实基础、提升整体技术水平。二是, 积极引导企业与高校院所开展产学研合作, 如, 可在省专利战略推进项目招投标中设立虚拟现实专
27、题, 提升企业科研水平的同时, 促进基础科研成果落地生根。三是, 研究出台虚拟现实专项扶持政策, 鼓励创新主体申请 PCT 专利;并培育 3-5 家虚拟现实龙头骨干企业, 对实力较强的虚拟现实企业, 给予采购、税收等政策优惠, 在全国范围内打造属于浙江省的虚拟现实产业名片;建立虚拟现实投资引导基金, 引导社会资本合理推动我省虚拟现实产业发展。(2) 密切关注竞争对手, 强化热点技术、新兴技术专利布局我省虚拟现实企业应重点关注 IBM、三星、索尼、微软、佳能和万代南宫梦等竞争对手的研发动与最新成果, 及其在华专利申请。如:对于 IBM 公司, 主要跟踪其在虚拟现实的图形用户界面的交互技术、视图访
28、问技术、虚拟物体构建等热点技术的专利布局;对于索尼和万代南梦宫公司, 主要聚集其在游戏体育领域的虚拟现实专利申请;对于三星公司, 主要关注其在医疗卫生、教育培训和游戏体育等领域虚拟现实专利的申请动向。在国内机构方面, 我省企业需密切关注北京航空航天大学、北海市科遥奇电子科技有限公司、深圳市虚拟现实科技有限公司和深圳多哚新技术有限责任公司的技术及其专利布局。此外, 在虚拟现实新兴技术方面, 我省企业可关注 Facebook、三星、万代南梦宫等国外虚拟现实产业巨头的研发动向, 加强对光强度控制与放大技术、用于图像投影和记录的光学系统、摄影仪器及其投影、视频投射设备的内部结构与冷却和摄影图像的构造细
29、节 (如影像的捕捉、投射与打印设备) 等技术的研发投入和专利布局, 开发一批有知识产权的硬件设备、VR 芯片、核心器件和研发工具软件, 形成自己的标准。同时针对核心技术积极申请 PCT 专利, 为开拓海外市场构筑知识产权保护网。(3) 实施专利导航工程, 引领产业升级为提高我省虚拟现实专利的创造与运用能力, 政府可在专利导航产业发展工作上, 实施虚拟现实技术领域的专利导航试点工程, 发布虚拟现实产业专利发展态势报告。通过专利导航与合理的专利布局, 在游戏体育、教育培训等我省具有一定专利基础的虚拟现实应用领域以及新兴技术领域构建一批专利组合, 形成支撑虚拟现实行业发展并增强企业竞争力的专利储备,
30、 提升我省虚拟现实产业的专利聚集度, 充分发挥专利引领产业升级发展的作用。参考文献1刘志迎, 陈青祥, 徐毅.众创的概念模型及其理论解析J.科学学与科学技术管理, 2015, 2:52-61. 2钟丽丹.基于专利文献的我国船舶产业发展趋势研究J.科技通报, 2015, 5:255-260. 3王健美, 张旭.美国虚拟现实技术发展现状、政策及对我国的启示J.科技管理研究, 2010, 30 (14) :37-40. 4赵沁平.虚拟现实综述J.中国科学 F 辑:信息科学, 2009, 39 (1) :2-46. 5李玉玲.虚拟现实环境下的分布式服务器架构策略研究J.计算机工程与应用, 2016, 52 (11) :11-16. 6周忠, 周颐, 肖江剑.虚拟现实增强技术综述J.中国科学:信息科学, 2015, 45 (2) :157-180. 7侯长海.2015 年虚拟现实产业发展状况分析J.互联网天地, 2016, 14 (4) :51-54. 8黄鲁成, 成雨, 吴菲菲, 等.基于专利分析的北京新能源汽车产业现状与对策研究J.情报杂志, 2012, 5:1-6, 11. 9瞿卫军, 姬翔, 刘洋, 等.衡量地区专利实力的新指标“专利聚集度”初探J.知识产权, 2009, 4:3-6.
