基于專利的全球可穿戴設備競爭態勢分析

摘要：本文對1990年-2014年全球智能手表專利進行統計，得到了智能手表專利申請的年度趨勢、地區分布以及技術重點分布情況，并對該領域主要專利權人的競爭實力進行分析，揭示了智能手表的創新現狀，得到了中國創新主體在可穿戴設備領域獲取競爭優勢的啟示。本文網絡版地址：http：∥www.eepw.com.cn/article/276349.htm

關鍵詞：可穿戴設備；智能手表；專利；H指數

DOI：10.3969/i.issn.1005-5517.2015.6.002

目前，隨著一大批可穿戴設備相繼被投放至大眾電子消費市場，全新的產品形態給消費者帶來了獨特的人機交互體驗，也成就了人類身體與機能的進一步延伸[1-2]。專利已成為科技情報分析的重要信息源13]。本文以腕帶式可穿戴設備中的智能手表為例，基于全球的專利信息對這類設備的競爭態勢進行分析。

1 數據來源

選取Derwent Innovations Index專利數據庫，時間跨度=1990年-2014年，檢索與下載時間為2014年7月7日。對下載的數據進行清洗，得到有效專利共計11，108項（以專利家族為統計單位，若無特殊說明以下同）。因為從專利申請到專利公開有18個月或者更長的滯后期，Derwent對數據加工還會產生一定的延遲，因此2013年-2014年的數據僅供參考。

2 分析指標與結果

2.1 專利申請時間趨勢分析

圖1為全球智能手表專利申請量按優先權年分布的趨勢圖。全球智能手表專利申請在2000年前后迅速增長，特別是2000年增長率達到49.47%，反映出智能手表領域技術創新活動進入第一個活躍期。從2008年開始專利申請量以7.57%的負增長率開始下降，其原因主要有：一是受到金融危機的沖擊，全球各技術領域的創新成果產出普遍下降；二是智能手機的迅速普及，使得原本由智能手表實現的GPS定位、體能指標監測等功能開始轉移到智能手機。而從2011年開始，智能手表專利申請以17.96%的增長率進入第二個活躍期，一方面無線通信技術、移動互聯網應用、新材料以及低功耗技術的快速發展使得可穿戴設備可以向更加精細、更便于普及的方向發展：另一方面生活方式的改變驅動著消費者對智能生活的向往，而可穿戴設備成為各個智能領域實現人與物互聯并進行移動計算的良好媒介。

2.2 專利申請地區分布

如圖2所示，智能手表類專利申請量排名前4位的國家分別是日本（3756項）、美國（3418項）、中國（1735項）和韓國（1460項），不論是從技術領域投入與產出，還是作為智能手表類可穿戴產品生產及銷售的主要區域，這4個國家都已成為進行知識產權保護和技術壟斷的關鍵地區。

各國申請量按年度分布趨勢見圖3，排在前4位的國家占據明顯優勢，而其余七個國家（地區）的申請量均未超過60（項）。其中，日本在該領域的研發起步較早，這得益于其發達的手表行業，愛普生、精工、卡西歐、西鐵城等手表制造企業從二十世紀八十年代開始已陸續推出了具備少量存儲功能、液晶觸摸屏或者可運行簡單程序的智能手表。然而，日本的這些早期優勢在2004年前后被美國趕超。

美國在可穿戴計算研究領域的基礎工作比較扎實，一方面美國國家科學基金會、高校與研究機構、美國軍方以及工業界均對該領域給予高度關注，并投入巨額經費；另一方面，伴隨美國《國家寬帶計劃》、《高速無線網絡計劃》等計劃的實施，美國4G LTE網絡得到快速部署，LTE網絡的人口覆蓋率已超過90%，這為聯網設備在數量上的增長奠定了寬帶資源基礎，而以蘋果、高通、谷歌公司為代表的創新型企業自二十世紀末開始在技術創新以及知識產權保護領域全面發力，成為可穿戴設備領域的重要引領者。

歐盟曾在2004年發起全球最大的、預算近4000萬歐元的民用可穿戴計算項目wearIT@work。然而該地區移動通信以及智能移動終端應用的發展緩慢，新型電信基礎設施的部署落后，導致其在可穿戴計算技術領域的創新驅動力不足。

中國的申請量在2010年超過日本與韓國，之后仍保持較大的增長幅度，除了全球申請人日漸重視中國市場的因素之外，中國大陸的創新體系與制度環境日益改善和中國企業在技術水平逐步提高的同時，其知識產權保護意識快速增強。特別是中國研發人員從20世紀90年代后期開展可穿戴計算領域的研究，這與全球研發機構的發展趨勢基本保持同步。

2.3 基于IPC分類的技術研發分布

表1中列出了智能手表技術領域前10位IPC小類的分布情況。從IPC的角度看，智能手表專利主要分布在G部（物理）和H部（電學）；從IPC小類的角度看，排在前4位的電數字數據處理（G06F）、圖像通信（H04N）、電話或語音通信（H04M）和電通信傳輸技術（H04B）則占據專利申請總量的56.4%。總體上，數字信息處理以及語音和圖像通信成為智能手表的重點研發領域，體現基本計時功能的小類G04G、G04B則分布列居第5位和第8位。

2.4 專利權人競爭實力分析

分別統計專利申請總數、總被引頻次、最高被引頻次、平均被引頻次以及H指數，期望以對申請量排名前10位專利權人的影響力進行綜合評價。應用H指數進行評價的意義在于：當且僅當某專利權人的專利數量多同時多項專利獲得高被引次數時，他才能獲得較高的H指數。

統計結果見表2。按照專利申請總量進行排名，前10位專利權人主要分布在日本、美國和韓國。而中國的中興（34，申請總量以下同）、華為（13）、聯想（9）和騰訊（4）分別列在第29、43、47和52位，與國外企業存在明顯的差距。與此同時，除了傳統手表制造商之外，包括系統與軟件提供商微軟、互聯網巨頭谷歌（排名第19位）、芯片制造商高通等電子信息領域龍頭企業均加入到智能手表產業中來。

愛普生專利申請總量和最高被引頻次遙遙領先，這使得其在H指數上同樣占據絕對優勢：微軟在申請總量上與愛普生有明顯的差距，但是其有多項專利獲得了較高的被引頻次，從而獲得了高達20的H值，同時在平均被引頻次上以6.5次/項的數值遙遙領先。蘋果和高通在該領域的專利申請總量不及愛普生總量的六分之一，但是在平均被引頻次上與愛普生較為接近，H指數與三星、精工電子處在同一水平。

3 結論

（1）全球智能手表仍然處在快速增長期，特別是到2010年前后，隨著大眾對新型智能終端消費需求飛速增長，該領域的全球技術研發潛力得到進一步激發，智能手表發展進入現代智能手表時代。

（2）智能手表的競爭范疇從傳統制表行業擴展至ICT領域。智能手表功能日漸豐富，從傳統計時、存儲、運行單一應用等逐漸擴展至內置操作系統、可處理多媒體信息，與其他終端進行數據交互等功能，因此在現代智能手表時代，芯片、終端、操作系統、通信、互聯網、移動互聯網等信息通信技術領域企業均在各自的領域進行重點布局，形成優勢互補的競爭格局。

（3）日本、美國、中國和韓國成為智能手表的重要市場。日本、美國和韓國的企業為本國專利申請量做出了重要貢獻，中國本土企業對中國申請量的貢獻比則差距較大，由此也可得出智能手表領域的主要專利權人高度重視對中國市場的搶占。

（4）與美國、日本及韓國的公司相比，中國企業的研發實力差距明顯。中國企業起步較晚導致其積累優勢匱乏，而且由于在該領域的專利申請量比較少，所以目前仍未形成可參與激烈競爭的技術優勢。

目前，中國企業專利數量少，布局不充分，很有可能導致中國智能手表產業的發展落后于美國、日本及韓國等國家。隨著移動醫療、智能家居等應用需求的不斷攀升，智能手表類可穿戴設備良好的市場前景都為中國創新主體實現穩步快速發展提供了重要機遇。我國應該充分利用已在互聯網、移動通信等領域形成的全球競爭力，激勵行業內的龍頭企業加強基礎研究、提升自主創新能力，激發中小型企業創新熱情的同時增強其知識產權保護意識，加緊進行專利布局，力爭在智能手表的國內與國際市場占據一席之地，同時也為其他類別的可穿戴設備打好堅實的技術基礎。