2022全球十大增长最快技术

每年，人们都会兴奋无比地期待技术领域的下一件大事。曾几何时，很久很久以前（从技术发展的时间维度衡量），这件大事是闪存驱动器，是触摸屏。后来，3D打印和基因编辑成为了热门话题。而在最近几年里，则是加密货币和元宇宙引起了人们的无限遐想。伴随着诸如能以人类方式交谈的语言模型ChatGPT这类热门新技术的出现，总是会有很多炒作，我们不得不问，这项技术真的是创新温床抑或仅仅是一纸空谈？有一种办法可以搞清楚这个问题：专利申请。数字会说话，当公司拿出资金公开保护他们的发明时，他们可能已经在做一些重要的事情，这将对他们的业务、消费者乃至最终对社会产生长期影响。

每年，专利数据提供商IFI CLAIMS都会回顾数以千计的美国专利申请及其类别和子类别，来确定当年增长最快的技术。值得注意的是，申请数比授权数更有代表性，因为它们体现了当下的新颖性。授权数更像是一个滞后指标，因为从专利申请到实际授予权利平均需要18个月。下面我们就来看看IFI评出的2022年十大增长最快技术，以及显示汇总专利申请统计数据的图表。

图：美国专利申请：2022年数量及2018年-2022年增长

IFI CLAIMS分析的增长最快的技术位于这张散点图中。通过查看过去五年中请求专利代码的频率，我们计算了这些技术的复合年增长率（compound annual growth rate，CAGR），以得出我们增长最快的公司名单。

图：技术随时间推移的演变

专利申请大多数在激增

我们研究的3,376项技术分为九个主要的发明类别。这些领域中的大多数在五年期间有所扩大。在此期间，物理领域的申请增长最快，增长了17%。新技术发展类别下降了29%。

TOP 10 呼吸面罩

CPC分类：A62B 18

长期以来，人类一直在吸入不安全和肮脏的空气，因此呼吸面罩有着悠久的使用历史。有趣的是，画家兼科学家莱昂纳多·达·芬奇就曾建议在鼻子和嘴巴上用湿布作为防止有害空气的保护屏障。呼吸器技术在20世纪初期在美国取得了长足的进步，当时立法旨在保护矿工免受有毒和充满颗粒物的空气（矿工以前使用金丝雀来确定是否存在一氧化碳）。呼吸面罩可以防止人暴露于化学战、火灾危险和充满碎片的空气，正如我们在9·11之后看到的那样。

令人叹为观止的增长

在过去五年中，呼吸面罩专利申请以25%的速度增长，但值得注意的是，大部分增长发生在过去两年，尤其是在新冠疫情期间增长了168%，大概是因为研究人员正在寻找更有效的方法用个人防护装备保护基本医护人员，包括呼吸器。

图：呼吸面罩领域专利申请量的增长

3M“承包”了你的呼吸

3M，这家价值350亿美元的消费品、医疗保健和工人安全公司，在新冠疫情期间竭力向基本工人提供N95口罩和其他个人防护设备，也因此而处于前沿和中心位置。3M去年申请的呼吸面罩专利数量最多，用以防止有害颗粒进入呼吸系统。除医护人员外，3M的呼吸面罩还保护其他行业的工人，包括汽车、建筑和制造业。

图：呼吸面罩领域专利主要申请人

TOP 9 机器学习

CPC分类：G06N 20

机器会接管世界吗？从科幻小说的角度来看，这是一个引人入胜的问题。但作为人工智能旗下的一个类别，机器学习（ML）是指使用数学系统和特定数据集来模仿人类学习的方式，并随着时间的推移，结果和预测不断改进。

“运转良好”的机器

自2018年以来，ML申请的同比增长强劲，增幅达到了26%。不过，即使这项技术取得了如此巨大的进步，但无论机器多么智能，也无法完全取代人类结论的复杂性、直觉和细微差别。

图：机器学习领域专利申请量的增长

IBM在机器学习领域稳坐头把交椅

在过去五年中，IBM拥有超过6,000件ML申请，遥遥领先于微软、谷歌和三星。进军这项技术显然是号称“蓝色巨人”的IBM的战略重点，毕竟IBM声称在这个领域有着深厚积累。事实上，“机器学习”这个词就被认为是IBM员工亚瑟·塞缪尔（Arthur Samuel）推广起来的，他用跳棋游戏和一台在1962年击败了人类大师的自主学习跳棋的计算机，让“机器学习”这个词为更多人所知。那么当今日常生活中有哪些机器学习的例子？GPS系统上的通勤时间预测和Netflix的电影推荐应该算是。

图：机器学习领域专利主要申请人

TOP 8 三维空间细胞培养

CPC分类：C12N 2513

一个多世纪以来，科学家们一直在玻璃载玻片和培养皿等二维环境中培养和研究细胞培养物，而这却不一定是让组织蓬勃生长的最准确的生态系统。生命存在于多维空间中，因此能够以三维结构培育细胞是医学进步以及提高药物治疗成功率和上市速度的关键。

倍增效应

随着科学家和投资者意识到在更自然和更好的预后条件下研究细胞的优势，三维技术正在快速发展，5年复合年增长率略高于26%。2022年比2021年有了巨大的飞跃，因此增长似乎正在获得良好发展势头。

图：三维空间细胞培养领域专利申请量的增长

在象牙塔里发明

三维空间细胞培养领域专利的主要申请人大多是学术性机构。加州大学（University of California）首屈一指，其次是京都大学（Kyoto University）、大阪大学（Osaka University）和维克森林大学（Wake Forest）。

图：三维空间细胞培养领域专利主要申请人

TOP 7 香烟

CPC分类：A24D 1

根据美国疾病预防控制中心的数据，超过3000万美国成年人吸烟——约占该国人口的12.5%。而根据世界卫生组织的数据，全球吸烟者总数为13亿。由于吸烟的已知危害，大多数国家的吸烟人数正在下降。但是，容易成瘾以及每天有1,600名美国年轻人尝试他们的第一支香烟的事实，意味着该行业在近期不会消失。

增势如“烟雾袅袅”

由于上文所述的原因，香烟领域的发明继续在同类中激增。香烟和雪茄的专利申请正以28%的复合年增长率增长。

图：香烟领域专利申请量的增长

菲利普莫里斯专利申请“火”了

不出所料，价值310亿美元的跨国烟草巨头菲利普莫里斯（Philip Morris）是卷烟专利申请的遥遥领先者，2022年有1,364件。在其市场信息中，该公司表示，它正专注于“减少危害”的吸烟创新。

图：香烟领域专利主要申请人

TOP 6 量子计算机

CPC分类：G06N 10

对于解决具有数不清的变量的复杂问题来说，超级计算机已经不够强大了。量子计算的处理能力比经典的线性计算机快得多，是一种快速发展的下一代技术，它为算法创造了多维计算空间，以解决复杂的问题并检测微妙的模式。

量子“飞跃”

随着量子计算技术专利申请以每年近30%的复合年增长率增长，各家企业正在追求这种植根于量子力学的变革性计算机技术的新领域。

图：量子计算机领域专利申请量的增长

IBM的“量子力量”

尽管IBM已经做出了更具选择性地申请专利的战略决策，但有五个关键技术领域它仍然会优先考虑。量子计算就是其中之一。IBM在全球拥有20多台量子计算机，供其客户调查研究。石油和天然气公司埃克森美孚（ExxonMobil）正在研究IBM的量子算法，以模拟其在全球范围内每天出货的液化天然气，这涉及无限的路线安排和数百种交付限制——这还没有算上天气和需求波动这种增加变数的条件。去年年底，IBM推出了名为“IBM Osprey”的新型433量子位处理器。Osprey的能力远远超过了2021年公开的127个量子位的IBM Eagle的容量。

图：量子计算机领域专利主要申请人

TOP 5 电子吸烟设备

CPC分类：A24F 40

与汽车行业一样，大烟草（Big Tobacco）公司正试图从可燃产品（香烟）过渡到电子吸烟工具。当烟草被点燃时，烟雾中会释放出数千种化学物质，其中许多与肺癌和肺气肿等疾病有关。根据美国疾病预防控制中心的说法，电子烟不含烟草，但仍含有尼古丁，尼古丁具有高度成瘾性，会损害青少年和年轻人的大脑发育。

电子烟“亮了”

随着吸烟者转向无烟替代品，电子烟在增长最快的十种技术中占有了一席之地，五年复合年增长率为31%。相关的发明主要包括电子烟及其组件，例如充电器、阀门、温度控制和集成通信。

图：电子吸烟设备领域专利申请量的增长

菲莫领衔电子烟技术

在公司营销文案中，菲利普莫里斯表示致力于逐步淘汰卷烟。如果专利申请是一个指标，那么这家公司正试图用他们的发明为他们的话撑腰。事实上，该公司的电子吸烟领域专利申请量几乎是上述卷烟技术类申请量的两倍。

图：电子吸烟设备领域专利主要申请人

TOP 4 基于生物模型的计算安排

CPC分类：G06N 3

了解生命科学，从分子层面到整个生物有机体（以及支持它的系统），需要多到令人难以想象的数据和研究。因此，使用计算能力来研究生物原型预示着医学、生态学、植物学、海洋生物学、微生物学和病毒学等领域的进步。例如，科学家可以创建一个虚拟心脏，以预测心血管疾病的进展。可以绘制新冠等传染病的传播图，并预测疫苗接种的影响。实际的生物组织（例如DNA）可以用于计算机建模。

生物计算能力的“增殖”

在过去的五年中，G06N 3子类专利申请量以每年32%的速度萌芽。但与前一年的55%相比，增长有所放缓。也许这只是生物计算生命周期中的一个发展阶段？

图：基于生物模型的计算机系统领域专利申请量的增长

生物超算创新者

“蓝色巨人”IBM处于这一领域的最前沿，拥有超过5,500件专利申请。该类的关键技术之一是深度学习，以及它的一种特殊形式——称为卷积神经网络，它可以帮助机器像人类一样查看和解释图像。

图：基于生物模型的计算机系统领域专利主要申请人

TOP 3 与用于获取石油、天然气或水的土方钻探相关的特殊功能

CPC分类：E21B 2200

谈到所有关于我们多久实现温室气体净零目标的争论，化石燃料可能还要在未来几十年内提供能源。这意味着土方钻探技术，例如推动水力压裂进展的水平钻井，将继续进步——或者至少变得更高效，能够更好地优化从地下提取的燃料量。

“井喷式”增长

总体而言，土方钻探技术的专利申请在过去一年中下降了13%。但是，当涉及到与石油、天然气和水钻探相关的特殊功能时，该技术的复合年增长率为33%。特殊功能可以是任何东西，从用于调节流量的节流阀和阀门，到使用计算机模拟和机器学习。

图：与土方钻探相关的特殊功能领域专利申请量的增长

哈里伯顿在专利甜蜜点

哈里伯顿（Halliburton）是一家价值150亿美元的石油和天然气设备和服务公司，是土方钻探特殊功能专利申请的开创者。该公司正在利用人工智能绘制储层地图，从而发现危险并自主调整钻井以避免碰撞。

图：与土方钻探相关的特殊功能领域专利主要申请人

TOP 2 电气数字数据处理

CPC分类：G06F 2113

电气数字数据处理是一个包容广阔、内容广泛的类别，涵盖了从数据中心到流体、布料、3D打印机和飞机机身的所有内容。该类定义为使用科学数据进行自动化功能的电气处理。2022年，与流体相关的应用是一项关键技术。一些例子包括用于水污染控制、水利工程、灌溉和排水控制以及页岩油设置的传感器。

电力驱动的技术

该技术以34%的水平增长，在2022年首次亮相，排名第二。

图：电气数字数据处理领域专利申请量的增长

飞机、打印机……还有牛仔裤

这个技术领域的专利申请人就像这类技术本身一样多种多样。以包括3D打印在内的打印机而闻名的惠普，以及飞机和火箭制造商波音，都是主要专利申请人，两家企业2022年各有117件申请。李维斯（Levis）、通用电气（GE）和IBM也跻身前五名。

图：电气数字数据处理领域专利主要申请人

TOP 1 自动驾驶汽车

CPC分类：B60W 60

虽然自动驾驶汽车背后的技术不断在加速，但当涉及广泛使用时，自动驾驶汽车要走的路途还要远得多——自动驾驶汽车技术甚至在阳光明媚的亚利桑那州以外很少使用。制造一辆在所有驾驶条件下都像人类一样运行的汽车非常依赖研发，需要远超目前的研发能力。我们被告知，自动驾驶汽车是前景广阔、前途光明、令人兴奋的未来。但未来会是现在吗？嘿，丰田，Waymo，我们到了吗？而且，在这个未来到来之前，这些公司在不得不踩刹车之前，还能在技术上投入巨资多久？

自动驾驶不能“超速”

至少现在，自动车辆驾驶控制系统的技术正处于快车道上，年复合增长率为64%，急速驰入增长最快的技术榜首。要知道，去年它甚至没有进入前十名。

图：自动驾驶汽车领域专利申请量的增长

丰田处于“杆位”

日本汽车制造商丰田在2022年申请了最多的自导航车辆技术专利。尽管如此，高管们去年还是对完全自动驾驶汽车需要多长时间才能上路公开表示心存疑虑。在谈到自动驾驶汽车的概念时，丰田也是有些含糊其辞。丰田使用“自动化”（automated）一词来形容增强人类对车辆的指挥的技术，而仅在系统能够在一定时间段内取代驾驶员的位置时才使用“自主”（autonomous，即通常所说的“自动驾驶”中的“自动”）一词。

图：自动驾驶汽车领域专利主要申请人