我國智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)專利現(xiàn)狀分析

張楊勛

（廣東技術(shù)師范大學(xué) 廣東廣州 510665）

一、引言

智慧農(nóng)業(yè)是指利用先進(jìn)的科技和信息技術(shù)來提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式，主要通過應(yīng)用傳感器、無人機(jī)、人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)對農(nóng)田環(huán)境、作物生長情況、病蟲害狀況等進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測和管理，從而優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。智慧農(nóng)業(yè)的業(yè)務(wù)場景主要涵蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程管理、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等內(nèi)容，是云計算、傳感網(wǎng)、3S 等多種信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中綜合、全面的應(yīng)用，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程信息化，提高農(nóng)民的勞動效率與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化程度，對于推動我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

當(dāng)前，已有相關(guān)文獻(xiàn)根據(jù)所屬學(xué)科的不同可以分為理工科和文科兩個類別。其中，理工科文獻(xiàn)主要從生物大數(shù)據(jù)（高通量表型分析）、新一代信息技術(shù)（AI 技術(shù)、3S 技術(shù)和IoT 技術(shù)）和智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備（農(nóng)業(yè)機(jī)器人和無人機(jī)）等三個方面開展研究（鄭倩等，2023）；而文科文獻(xiàn)則主要從智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式探究（劉長全，2023；游青山，2023）、應(yīng)用場景探索（李偉嘉和蘇昕，2023）、存在問題與對策分析（李建軍和白鵬飛，2023）等幾個方面開展研究。

本文以國家統(tǒng)計局發(fā)布的《數(shù)字經(jīng)濟(jì)及其核心產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計分類（2021）》和國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)布的《國際專利分類與國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類參照關(guān)系表（2018）》為基礎(chǔ)，識別了智慧農(nóng)業(yè)下屬專利大組，并結(jié)合專利數(shù)據(jù)庫，從專利的維度檢索篩選并對專利數(shù)據(jù)進(jìn)行加工解讀，對該技術(shù)領(lǐng)域的總體發(fā)展趨勢、國家/地區(qū)分布、主要專利權(quán)人、熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域等進(jìn)行分析，以期為企業(yè)和相關(guān)政府部門在智慧農(nóng)業(yè)的專利技術(shù)布局和研究提供專利情報，為推動智慧農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

二、研究方法與數(shù)據(jù)來源

本文主要基于incoPat 專利數(shù)據(jù)庫（www.incopat.com）所提供的全球?qū)＠暾垟?shù)據(jù)，利用專利可視化分析方法開展數(shù)據(jù)分析。首先，利用國家統(tǒng)計局發(fā)布的《數(shù)字經(jīng)濟(jì)及其核心產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計分類（2021）》文件，識別出屬于“智慧農(nóng)業(yè)”的國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類，具體包括：01*農(nóng)業(yè)；02* 林業(yè)；03* 畜牧業(yè)；04* 漁業(yè)；0211* 林木育種；0212* 林木育苗；0511* 種子種苗培育活動；0531* 畜牧良種繁殖活動；0541* 魚苗及魚種場活動；05* 農(nóng)、林、牧、漁專業(yè)及輔助性活動。其次，利用國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)布的《國際專利分類與國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類參照關(guān)系表（2018）》文件，識別出上述國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類所對應(yīng)的專利大組（IPC Maingroup），共計57 個。進(jìn)而，結(jié)合《數(shù)字經(jīng)濟(jì)及其核心產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計分類（2021）》文件中對于智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)特征的描述，對專利申請的主技術(shù)分類屬于前述57 個智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)專利大組，且題目、摘要或關(guān)鍵詞中包含了“數(shù)字”“遙感”“地理信息系統(tǒng)”“全球定位系統(tǒng)”“物聯(lián)網(wǎng)”“人工智能”“大數(shù)據(jù)”“云計算”“無人機(jī)”的發(fā)明專利數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢索。最后，從專利申請趨勢、專利區(qū)域分布特征、專利技術(shù)特征、申請主體類型等多個維度對檢索得到的共計867581 條發(fā)明專利申請記錄進(jìn)行整理與分析，轉(zhuǎn)化為兼具可視化和專利情報價值的數(shù)據(jù)圖表。統(tǒng)計時間截止到2023 年9 月。

三、智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)專利發(fā)展現(xiàn)狀分析

（一）專利申請趨勢和國內(nèi)外地域分布情況

（圖1）和（圖2）分別顯示了智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請數(shù)量在全球范圍和我國的發(fā)展趨勢。據(jù)（圖1）可知，全球范圍內(nèi)的發(fā)明專利申請量在2000-2007 年間保持平穩(wěn)態(tài)勢，自2008 年開始出現(xiàn)快速上升趨勢，至2018 年達(dá)到最高值5.79 萬件。相比之下，我國的發(fā)明專利申請量在2008 年以前的增長速率較低，我國當(dāng)時尚處于大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化建設(shè)的歷史時期，因此智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)研究仍處于萌芽階段；2009-2017 年間是我國專利申請數(shù)量快速增長的時期，智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請數(shù)量受到全國實施戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)建設(shè)規(guī)劃和發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)政策的影響與刺激，出現(xiàn)快速上升的趨勢，至2017 年達(dá)到3.92萬件?？傮w來看，我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)明專利申請量與全球申請量相比，在發(fā)展趨勢上存在一定的滯后，這也是由我國國情所決定的。

圖1：全球智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請趨勢

圖2：中國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請趨勢

受到AI 技術(shù)、3S 技術(shù)和IoT 技術(shù)等數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展推動，近10 年來全球智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)與發(fā)明專利申請呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢。結(jié)合（圖1）和（圖2）中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，我國在全球智慧農(nóng)業(yè)研發(fā)浪潮中后來居上，從2000 年的發(fā)明專利申請全球占比5.74%，到2011年占比超過30%，至2021 年占比已經(jīng)達(dá)到57.87%。在此過程中，我國關(guān)于農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)工作的提早規(guī)劃與布局起到了關(guān)鍵作用。我國最早于1999 年3 月由科學(xué)技術(shù)部發(fā)布了《關(guān)于農(nóng)業(yè)信息化科技工作的若干意見》和《國家863計劃智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用示范工程實施辦法》兩份文件，提出要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)，并重點(diǎn)關(guān)注包括農(nóng)業(yè)信息采集、集成和動態(tài)監(jiān)測、預(yù)測技術(shù)，研究遙感遙測技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)智能化決策系統(tǒng)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)等，這標(biāo)志著我國的智慧農(nóng)業(yè)研發(fā)工作的開端。農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)也被列入1999 年國家優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南中。此后，從1999 至2023 年，每年中央有關(guān)部門的政策文件中，均有關(guān)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化的表述與具體規(guī)劃。

從專利申請的全球區(qū)域分布來看，排名前5 的專利申請人國家/地區(qū)依次為中國、美國、日本、德國和韓國，可見智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究主要集中在發(fā)達(dá)國家和發(fā)展水平較高的發(fā)展中國家。截至2023 年9 月，我國發(fā)明專利申請量累計達(dá)到330014 件，是第二名日本的2.8 倍，是第三名美國的4.3 倍，這顯示當(dāng)前我國在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請維度在全球已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，也顯示了我國的企業(yè)與科研院所在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)投入與知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識在近10 年間得到了較大提升。

（二）專利申請人分布和專利價值度

關(guān)于我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請數(shù)據(jù)中的申請人類型分布，本文基于incoPat 專利數(shù)據(jù)庫提供的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)發(fā)明專利申請人中的主體為企業(yè)，占比為44.25%。其次是高校和科研單位，占比總計29.78%。從企業(yè)申請人的占比可以發(fā)現(xiàn)，我國智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的市場化程度仍然有待進(jìn)一步提升，這可能是由于市場規(guī)模本身所決定的。我國地域廣闊，不同地區(qū)之間的農(nóng)業(yè)機(jī)械化與信息化水平相差較大，包括智能農(nóng)機(jī)設(shè)備在內(nèi)的智慧農(nóng)業(yè)終端在操作人員素質(zhì)要求和初期投入成本等方面存在一定的門檻，在我國的大部分地區(qū)仍未得到大規(guī)模推廣，因此會出現(xiàn)企業(yè)申請人占比有待進(jìn)一步提升的現(xiàn)狀。

（圖3）是我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請人的專利申請累計數(shù)量排名情況。根據(jù)（圖3）可知，我國排名前10 的發(fā)明專利申請人均為高校和科研院所。這一數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗證了本文此前的分析，即由于智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不大、相關(guān)技術(shù)與設(shè)備普及度不高，導(dǎo)致企業(yè)申請人的動力不足。由于高校和科研院所的研發(fā)行為主要受到政策和相關(guān)部門研發(fā)經(jīng)費(fèi)分配指引的影響，因此可能與市場的實際需求存在一定程度的脫節(jié)現(xiàn)象，因此智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)工作主要由高校和科研院所主導(dǎo)，可能并不利于相關(guān)技術(shù)的推廣與落地。另外，我國當(dāng)前整體的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)水平和市場化水平仍有待進(jìn)一步優(yōu)化提升，對于專利侵權(quán)行為的執(zhí)法力度不足，也使得企業(yè)申請人的研發(fā)與專利申請動機(jī)受到影響。此外，根據(jù)incoPat 專利數(shù)據(jù)庫利用專利技術(shù)水平、法律狀態(tài)、市場價值等多維度參數(shù)計算得出的技術(shù)功效價值度指標(biāo)對我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請的專利價值進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，排名前10 的發(fā)明專利申請人中，高價值專利（評分為10 分）占比較低，均在2%以下，這顯示我國智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的先進(jìn)性與原創(chuàng)度有待進(jìn)一步提升。

圖3：中國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請人申請量排名

專利的權(quán)利要求數(shù)量指一項專利申請所聲明要求保護(hù)其專利權(quán)利的項目個數(shù)，代表著專利文件的保護(hù)范圍。專利權(quán)利要求是專利申請中最為核心的部分之一，其數(shù)量通常與專利申請的技術(shù)創(chuàng)新性和復(fù)雜性成正比。一個具有多個權(quán)利要求的專利申請通常涵蓋了更廣泛的技術(shù)領(lǐng)域和更深入的技術(shù)細(xì)節(jié)，因此，可以視為專利申請的技術(shù)創(chuàng)新性和復(fù)雜性較高的體現(xiàn)。權(quán)利要求數(shù)量越多，所涉及的技術(shù)保護(hù)范圍越多，專利申請的潛在質(zhì)量更高。圖4 是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請權(quán)利要求數(shù)量分布情況的中美對比。2017 年，我國與美國的專利平均權(quán)利要求數(shù)分別為13.1 和16.3，結(jié)合（圖4）的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利主要集中分布在3 ～5 和6 ～10 項權(quán)利要求的區(qū)間，而美國專利則主要集中分布在16 ～20和21 ～30 的區(qū)間。這種差異可能源于兩國的數(shù)字技術(shù)發(fā)展情況。我國在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展相對較晚，但進(jìn)展迅速。雖然在一些高端技術(shù)領(lǐng)域與美國存在差距，但在智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用方面，如無人機(jī)、智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等，中國已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。因此，中國的專利申請更注重實際應(yīng)用和商業(yè)化，更關(guān)注如何快速將技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，提高農(nóng)業(yè)效率。而美國在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)相對成熟，農(nóng)業(yè)科技研發(fā)歷史悠久，且得到了政府的大力支持。美國的農(nóng)業(yè)科技研究不僅注重技術(shù)創(chuàng)新，而且注重研發(fā)具有前瞻性的技術(shù)，為未來的農(nóng)業(yè)發(fā)展做準(zhǔn)備。此外，美國的專利申請還注重跨學(xué)科研究，將生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科的前沿技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?？偟膩碚f，中美兩國在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請的權(quán)利要求數(shù)量上的差異，主要反映了兩個國家在農(nóng)業(yè)科技研發(fā)的側(cè)重點(diǎn)和整體技術(shù)發(fā)展水平上的不同。

圖4：中美智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請權(quán)利要求數(shù)量對比

四、我國智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策建議

隨著農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，我國農(nóng)業(yè)逐步由機(jī)械化向智慧化轉(zhuǎn)型，智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)當(dāng)前正處于快速發(fā)展階段。本文基于我國智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和專利數(shù)據(jù)分析，提出以下建議：

（一）提升專利申請質(zhì)量

盡管我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請數(shù)量已經(jīng)位居全球首位，但從專利有效性的角度來看，截至2023 年9 月，我國總計330014 件智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利中，失效專利占比達(dá)60.17%，有效專利占比為21%，在審中的專利占比為18.83%。根據(jù)此數(shù)據(jù)來看，當(dāng)前我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利的申請質(zhì)量有待進(jìn)一步提升。

對此，應(yīng)當(dāng)重視專利申請本身的質(zhì)量。鼓勵科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)開展探索性的深入研發(fā)活動，提升專利申請的原創(chuàng)性和創(chuàng)新性。同時，在專利申請實質(zhì)審查和政策性補(bǔ)助審查等方面，提升相關(guān)的審查標(biāo)準(zhǔn)，避免誘發(fā)企業(yè)的策略性與投機(jī)性專利申請行為。其三，圍繞智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)培育專業(yè)的專利代理人和律師團(tuán)隊與公司，提升專利申請材料的撰寫質(zhì)量，提升專利申請的有效性與質(zhì)量。

（二）加強(qiáng)多主體跨學(xué)科的研究和合作

根據(jù)對發(fā)明專利申請人的特征分析發(fā)現(xiàn)，盡管從總體來看，企業(yè)在當(dāng)前我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利申請活動的數(shù)量統(tǒng)計中占主體地位；但從個體來看，高校和科研院所是我國智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新活動的主導(dǎo)群體。這一現(xiàn)狀并不利于我國推動智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研發(fā)活動的市場化推廣，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)多主體跨學(xué)科的研究和合作，降低企業(yè)研發(fā)難度，提升企業(yè)研發(fā)動力。

首先，應(yīng)鼓勵不同領(lǐng)域的企業(yè)、高校與科研機(jī)構(gòu)之間就智慧農(nóng)業(yè)這一領(lǐng)域開展“校-企”合作。通過共同研發(fā)項目，實現(xiàn)市場需求與科研的融合，推動智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。其次，針對智慧農(nóng)業(yè)的專利申請活動，建立跨學(xué)科的專利評審和保護(hù)機(jī)制，確保相關(guān)專利申請的權(quán)利要求具備合適的技術(shù)覆蓋范圍。其三，鼓勵企業(yè)通過參與國際合作項目或加入相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的國際性標(biāo)準(zhǔn)化組織，了解和學(xué)習(xí)國際先進(jìn)的智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，推動我國智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

（三）強(qiáng)化專利布局

當(dāng)前，中美貿(mào)易摩擦所導(dǎo)致的技術(shù)封鎖，不利于我國智慧農(nóng)業(yè)國際化發(fā)展。通過中美智慧農(nóng)業(yè)發(fā)明專利質(zhì)量對比發(fā)現(xiàn)，美國在高質(zhì)量、高原創(chuàng)性專利上處于優(yōu)勢地位。對此，為提升我國智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新質(zhì)量，本文提出當(dāng)前各研發(fā)主體應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化專利布局。

首先，相關(guān)企業(yè)應(yīng)利用專利數(shù)據(jù)分析手段，加強(qiáng)對全球智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢的跟蹤和分析，制定合理的專利布局策略，并在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行深入研發(fā)和專利布局，以形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)優(yōu)勢。其次，對于可能對我國智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)造成沖擊的專利申請，應(yīng)建立預(yù)警機(jī)制，及時發(fā)現(xiàn)并采取應(yīng)對措施，降低其對于產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的影響。