杨中楷，王春博,2，王雯茜，张心阳

(1.大连理工大学 科学学与科技管理研究所，辽宁 大连 116024；2.中国科学院 大连化学物理研究所，辽宁 大连 116024)

1 引 言

专利是一个国家参与国际竞争的重要武器，也是经济社会发展的核心要素。中美的贸易摩擦问题中，美国正是利用其掌握的关键专利技术扼住了我国企业的“咽喉”，占据了主动权，其背后得益于美国一直以来对专利的运用与对科技发展的重视。多年来，美国各级政府部门通过财政资助科学技术研究，产出了大量专利，同时享有了对这些专利的部分权利。美国在拜杜法案的要求下，资助项目所产出的专利与产出的论文一样，会详细标注美国财政资助的项目，并可查询到标注项目的信息内容，便于美国从国家层面把握与运用专利技术，提高其转化的效率。

有学者对美国的NSF(美国国家科学基金会)和NIH(美国国立卫生研究院)等部门资助专利的产出效率、质量及对美国科学技术的影响进行了初步研究。[1-3]2018年5月，NBER(美国国家经济发展局)发布了题为《Disclosure and Subsequent Innovation: Evidence from the Patent Depository Library Program》(信息披露与后续创新：来自专利库项目的证据)的研究报告。[4]报告研究专利信息披露对创新产生的重要影响，并指出通过标注资助的专利项目，不仅可以明晰国家未来的研究方向，引导后续的创新研究，延长专利有效年限，还可以通过此种办法明确专利的所有权，最大限度防止国家资助研究成果的流失。[5-6]

美国财政对科研项目的资助往前可追溯到二战末期美国科学研究发展局(OSRD)主任V·布什提交的《科学：没有止境的前沿》的科学报告。报告建议设立国家研究基金会，为政府系统以外的研究机构提供资金支持，主张联邦政府间接介入科技发展。[7]此后，Nelson(1959)[8]和Arrow(1962)[9]分别论证了政府资助基础研究的正当性。20世纪80年代以来，美国制定了一系列科技政策，促进专利技术的转化，科技政策实际上发挥着创新政策的作用，专利也成为政府财政资助的重要成果。[10]1980年美国颁布的《拜杜法案》经过修订已成为有效的激励转化制度，规定了美国政府的介入权利，允许大学等享有财政资助专利的专利权，极大地促进了政府资助的专利成果的转化。[11]

我国对于财政资助科研项目的知识产权问题研究较晚，主要集中于权利的归属方面，且财政资助科研项目的知识产权归属于国家。[12]2007年修订的《科技进步法》20条和21条明确规定了财政性资金设立的科学项目，其权利归属于承担者以及政府在国家安全利益方面享有“介入权”[13]。有学者借鉴《拜杜法案》，认为规范政府介入权行使的干预机制，可以促进政府资助科技项目成果转化。但我国目前财政资助专利成果信息披露不充分，无法从公布的专利数据上把握我国重点发展的领域和财政资助专利技术运用转移的效率。[14-16]杨中楷等人根据美国相关制度提出了财政资助项目形成的专利信息披露制度建立的必要性和迫切性。[17]

值得注意的是，2021年9月22日中共中央国务院印发的《知识产权强国建设纲要(2021—2035年)》中明确指出，“推动知识产权信息开放共享”。鉴于此并基于上述分析，本文意欲通过NBER专利分类对美国财政资助专利进行统计研究，明确美国财政资助专利的历史发展、重点领域和转化情况，分析美国政府掌握的专利与国家行为的联系，进一步预测美国重点领域的技术发展方向，为我国产业发展和提升国家竞争力提供有益启示。

2 数据来源与处理

NBER(National Bureau of Economic Research)是于1920年成立的美国较权威的非营利性经济研究机构。NBER通过概率匹配算法将USPTO(美国专利商标局)中的专利分为6个大类(Category)和37个子类(Sub-Category)。[18]此分类体系能够保证任何一项专利都隶属于某一个大类中的某一子类，没有交叉分类的情形，并不像IPC分类体系存在很多交叉的情况，具体分类如表1所示。[19]通过USPTO的专利数据库对美国财政资助专利进行检索，得到美国财政资助的专利共131 037项，检索日期为2018年5月26日。但是由于美国1976年前的专利数据缺失严重，所以将专利申请日期设定为1976年—2018年，共检索到130 666项专利。与NBER专利分类各类别对应，有22 798件专利暂时未匹配到NBER数据库中。在NBER专利分类数据库中匹配到的107 868件专利中，化学、计算机和通讯、药物和医疗、电子和电气、机械和其他六大领域的专利数量分别为22 664件、16 342件、25 647件、26 336件、11 002件和5877件。

本文参照已有的研究规范对美国财政资助专利进行了NBER专利分类、资助机构、申请时间、专利受让人等链接检索。[20]专利申请时间为1976—2018年，基于NBER专利分类,对美国财政资助专利的机构进行统计，获得财政资助的机构共234家，但其中有很多机构是子机构。为方便对专利资助机构统一分析，将子部门都划归于管辖它的上级部门，得到36家一级资助部门，见表2。同时，基于NBER专利分类对美国资助专利受让人进行了数据分类清洗，剔除没有发生转让的美国财政资助专利，并将专利受让人划分为个体和机构两类。

表2 美国财政资助一级部门

3 美国财政资助各领域的专利时间序列分析

3.1基于NBER专利大类分类的美国财政资助专利时间序列分析

美国作为全球科技创新中心，其技术领域的更替和结构演变在一定程度上反映了全球技术发展趋势，并且完善的专利信息系统，使得美国用专利来衡量技术创新获得广泛认同。[21-22]因此美国财政资助的专利情况一定程度上反映出美国不同发展阶段的重点投资领域的不同，见图1。

图1 基于NBER专利大类分类的美国财政资助专利趋势图

由图1可知，美国不同阶段对专利技术进行财政资助的种类和力度具有一定的差异。1988年之前，美国财政资金在各技术领域的资助力度都较小，产生的专利数量也较少，尤其是药物和医疗领域，产出的专利数量最少，但1988年之后一直在缓慢增长，而电子与电气领域受资助所产出的专利数量最多，至少是同期其他各领域产出专利的两倍。这一情况反映出美国在这个阶段比较注重发展电气和电子行业，兼顾发展化学、计算机和通讯、机械等领域，而药物和医疗领域则处于萌芽阶段。在此阶段，美国的专利法为营造良好的专利技术保护环境而不断完善。

而在1988—2008年，化学、计算机和通讯、药物和医疗、电子和电气四大领域的专利快速增长，尤其是药物和医疗领域在1988—1995年出现了爆炸式增长，机械及其他领域专利产出增长的速度依旧很平缓。这反映出此阶段美国更加注重化学、计算机和通讯、药物和医疗、电子和电气领域的发展，尤其关注药物和医疗领域。

2008—2012年，美国财政资助额度逐年提升，但各领域产出专利却增速放缓，反映出美国逐渐从提高专利“数量”向提高专利“质量”转变。在此期间，美国实行专利审查快速通道、同行评议等非传统制度，试图以此提高专利审查质量。但是从2012年后，所有领域的专利数量都大幅度下降，这种数量的大幅度变动无疑会影响各领域专利的正常水平，且与NBER所匹配的数据是截止到2012年，因此可以认为2012年以后的专利变动是数据截断造成的[23]。

3.2基于NBER专利子类分类的美国财政资助专利时间序列分析

由图1可得，美国财政资助专利在化学、计算机和通讯、药物和医疗、电子和电气领域的产出数目较多且增速较快，而受到财政资助的机械、其他领域的专利产出数目较少且增长平缓。通过对NBER专利大类的分析可以看出，美国财政资助专利的重点领域是：化学、计算机和通讯、药物和医疗、电子和电气。为了能够更加细致定位到美国资助项目中的专利技术方向，按照NBER专利子类分类进行的专利时间序列分析如图2所示。

图2 基于NBER专利子类分类的美国财政资助专利时间序列图

由图2可知，化学领域中树脂和有机化合物方向产出专利速度较缓但是数量相对较多，而农产品和纺织品、涂层、天然气三个方向专利的产出速度较缓且数量相对较少，其余受资助所产出的专利数量比较多，但方向不明确。计算机和通讯领域中，通讯和计算机硬软件两个方向的专利从1988年后开始快速增长，而计算机外围设备、信息存储、电子商务和软件等技术方向的专利产出较少且增长较缓，说明美国1988年至2008年在计算机和通讯领域中更加注重发展通讯和计算机软硬件技术。而在电子和电气领域中，测量测试、电力系统、半导体器件、核能&X射线方向的专利产出呈现同步增长趋势，而电气设备、电气照明、其他电子产品的专利产出增长速度缓慢且数量较少，说明美国在电气和电子领域更加注重测量测试、电力系统、半导体器件以及核能&X射线技术方向的发展。

在药物和医疗领域中，医药方向在1988—1995年，出现了爆炸式增长，尤其在1992—1995年达到了340件/年的增长速度，而外科&医学研究、遗传学、其他医药类增长缓慢且专利产出数量较少。在此期间医药专利出现爆炸式增长的原因不仅是美国加大对药物和医疗领域的财政资助，还来源于美国在此期间构建了较为完善的专利产出的环境：(1)延长药物专利保护期；(2)一定程度上放宽了在国外递交专利申请的条件；(3)修改侵权的定义，按照美国的专利保护制度，保护期内进口的在国外制备该专利产品的行为视为侵权行为，将仿制药商在专利保护期届满前为获得FDA上市许可的申请行为视为侵权行为，但是将为了获取FDA认证而收集数据的有关行为排除在专利侵权之外。

此外，由图2还可以看出，机械、其他两个领域的所有细分方向的专利产出都比较均衡且各方向产出专利数目较少，说明美国对机械、其他两个领域中各方向的重视程度较其他领域低，资助强度也较低。

4 美国财政资助专利机构分布

4.1基于NBER专利大类分类的美国财政资助专利的机构分布

美国财政资助的专利时间序列情况说明，不同技术领域和各领域中不同研究方向受财政资助力度具有一定的差异。要进一步研究被资助各领域及其各具体技术方向的差异性，必然要了解资助的源头。

根据美国资助机构的相关数据，资助机构可以分为三个等级，且三个级别的资助机构是下级隶属于上级、上级管辖下级的关系。为了统一研究标准，将114个二级资助机构和其管辖的59个三级机构都统一划归到36个一级资助部门。同时将属于上述6大类的专利与一级资助部门相对应，得到NBER专利大类分类下资助机构的分布情况，如图3所示。

图3 基于NBER专利大类分类的美国财政资助专利机构分布图

为了清晰反映美国财政资助专利分布情况，选取了top-20的机构进行展示。由图3可知，HHS(美国卫生与公众服务部)、DoD(美国国防部)、DoE(美国能源部)、USAGov(美国政府)、NSF(美国国家科学基金会)、NASA(美国国家航空航天局)等机构是美国财政主要的资助对象，以资助所产生的专利数为计量标准，各机构产生的专利数目分别为31 742件、27 803件、24 618件、22 315件、9119件、5018件，分别占所有财政资助机构产生专利总数的24.9%、21.8%、19.3%、17.5%、7.2%、3.9%，这6个被资助机构的专利总数占所有资助专利的94.8%。综上可知，美国的财政资助完成的专利项目主要集中于高新技术需求较高的领域，如健康保障、国防建设、能源开发、科学研究、航空航天探索等方面，而对于高新技术需求较小的邮政、司法、外交、内政等部门进行资助的力度则较小。

4.2基于NBER专利子类分类的美国财政资助专利的机构分布

上述6个大类受财政资助的专利情况可以反映出各主要技术领域的资助分布，但是不能够清晰地反映出每个专利大类下细分方向的专利资助情况。故将NBER专利分类的37个子类与资助机构相对应，得到图4。

图4 基于NBER专利子类分类的美国财政资助专利分布图

从图4可以看出，财政资助对6大领域中的子类资助重点不同。在化学领域中，主要的被资助机构为HHS和DoE，其中HHS主要受到资助的子类为有机化合物、农业&食品&纺织品、其他化学类，DoE主要被资助的子类是其他化学类，同时对涂层、有机化合物、燃气、树脂也有一定的资助。计算机&通讯领域中，主要被资助机构为DoD和USAGov，其中DoD和USAGov主要受到资助的子类为通讯和计算机软件&硬件，对计算机外围设备、信息存储和电子商务方法&软件资助力度较低。药物&医疗领域中，HHS为最主要的资助对象，虽然外科&医疗研究有一定的力度支持，但是主要资助的子类为药物。电子&电气领域中，对DoE、DoD、USAGov的电气设备、电气照明、测量测试、核能&X射线、电力系统、半导体器件这些子类的资助较为均衡，其中DoD的半导体器件的资助相对于其他子类来说力度更大。机械领域中，USAGov、DoD、DoE的垫片处理、金属加工、电机&发动机&零件、光学、运输资助也较为均衡，光学资助相对较多，而USAGov的运输类资助相对较多。其他领域中，除却占据主要比例的其他杂项，剩余的子类中，地面采掘&钻井、加热、采暖设备是USAGov的主要资助领域，而其他资助机构资助力度都较小。

4.3美国财政资助机构——专利大类流动分析

从上述分析可知，共有36个一级财政资助机构对6大类别中37个子类技术领域进行了资助。为了能够更加明确部门的专利流向领域，对资助部门和领域进行了专利流动描述。由于排名前10的被资助机构的专利数占所有被资助机构资助专利数量的98.4%，能够代表大部分专利的领域流动情况，所以选取排名前10的资助机构绘制资助机构——领域流动图，并进行分析。

图5 美国财政资助专利——领域流向图

其中美国卫生与公众服务部受资助所产生的91.4%的专利技术集中于化学、药物&医疗领域，且分别占据了其资助总数的22.4%和69.0%。美国国防部被资助领域主要为电气&电子、计算机&通讯领域，其获得的专利数分别占资助总数的31.1%和25.7%。美国能源部主要被资助领域成为电气&电子、化学领域，分别占其资助总数的36.4%和27.9%，其余35.7%分别流向机械、计算机&通讯、药物&医疗、其他领域。美国政府对电气&电子的资助较其他领域力度更大，占据其资助比例的28.1%，而化学、计算机&通讯、机械领域的资助比较均衡，分别为18.0%、19.8%、17.9%，对药物&医疗、其他领域资助较少。美国国家科学基金会的化学、电气&电子受资助的比例分别为29.4%和24.0%，计算机&通讯、药物&医疗两个领域占比分别为18.6%、18.5%，最低的是机械和其他领域。美国国家航空航天局主要在电气&电子、化学、计算机&通讯、机械等领域获资助，其中对电气&电子的资助占比高达35.4%，但对医药&医疗、其他领域资助较少，二者共占其资助专利数量的14.6%。

综上可知，美国财政主要围绕各机构的部门职责对相应技术领域进行重点资助，尤以美国卫生与公众服务部为代表，主要注重药物&医疗领域的资助，而其他机构则重点资助电气&电子领域。可以认为，美国近五十年来十分重视电气&电子领域的发展，财政资助取得的专利主要集中在此领域。

5 美国财政资助专利权利人分布

5.1基于NBER专利大类分类的美国财政资助专利权利人分布

专利权发生转移指一项专利转让给多个受让人的情形。为了方便观测专利权人的分布情况，将一项专利权转让给多个受让人的行为算作一次转让行为，即每个专利权人只要享有部分或者全部专利权，文中都认为受让人拥有专利权利。在107 869项可以识别的NBER专利分类号中发生了141 646次转让行为，其中4537项专利没有发生专利权转移，即发明人保留了至少部分的专利所有权，而其中103 332项专利发生了129 978次转让行为。基于专利转让行为数量，得出如图6的美国财政资助受让人专利分布图。

图6 基于NBER专利大类分类的美国财政资助受让人专利分布图

由图6可知，基于NBER专利大类分类的美国财政资助专利排名前10的受让人分别为：美国陆军部、加州大学、美国海军部、美国空军部、美国能源部、美国国家航空航天局、麻省理工学院、通用电气公司、IBM公司、加州理工大学。由此可知，美国财政资助项目的专利受让人类型有美国政府部门、高校和企业，且不同受让人受让专利的领域各有侧重。例如美国陆军部、海军部、空军部、能源部、国家航空航天局、麻省理工学院、通用电气公司、加州理工大学等受让人都比较关注电子&电气领域的专利，占其全部受让专利的20%以上。比较关注化学领域专利技术的受让人有美国陆军部、加州大学、能源部等。对医药&医疗领域比较关注的只有加州大学、麻省理工学院和威斯康星校友基金会。而计算机&通讯领域受到美国海军部和IBM公司关注，尤其是IBM公司，其受让计算机&通讯领域的专利占其所有受让专利的72.4%。此外，重点关注机械领域的是美国陆军部、海军部、空军部，分别占据其所有受让专利的19.4%、22.2% 和18.1%。

5.2基于NBER专利子类分类的美国财政资助专利权利人分布

为了进一步研究专利权人对6个大类下各个子类领域的关注，将NBER专利分类中的37个子类与专利权人对应起来。为了能够将各领域情况对比分析，选取了各子类排名前10的权利人的相关数据，如图7所示。

从图7可以看出，除加州大学对有机化合物、树脂有着一定程度的关注，其他专利权利人对化学领域中各子类关注都不算突出，拥有的专利多为其他化学类。在计算机&通讯领域中，美国海军部、陆军部、空军部都着重关注通讯这个子类的专利技术，分别占据其各自拥有专利总数的67.8%、73.3%、64.2%，计算机软件&硬件技术被海军部和IBM公司所关注，分别占各自受让专利总数的25.5%和45.3%，而信息存储领域的专利技术只有IBM公司关注比较多，占据其所有受让专利的43.7%。药物和医疗领域排名前10的专利权人中重点关注的是药物领域，占据各自拥有专利总数的90%以上，且排名前10的专利权人中以高校、科研单位为主。电气&电子领域偏重于关注测量测试子类的技术，排名前5的专利权人拥有的测量测试方向专利数为各自在此领域专利总数的20%以上，尤其是美国国家航空航天局，占比达到41.0%。而美国能源部更加关注核能&X射线子类的专利，通用电气公司则更加关注电力系统。此外，在机械领域，运输方向的专利受到海军部关注，其余方向以及其他领域的专利数目较小，不具有代表性。

图7 基于NBER专利子类分类的美国财政资助专利权利人分布图

5.3美国财政资助机构——权利人流动分析

通过对资助机构及资助的主要技术类别、子类别、专利权利人等的分析，了解了各大资助机构、专利技术领域以及权利人的分布情况，但是还不能够准确了解资助机构和资助专利权利人之间的关系。以资助专利为媒介，将被资助机构和专利权人相互联系，描绘出资助机构取得的专利流向。为了弄清被资助机构和权利人之间的流动关系，不再选取转让行为作为计数标准，而是选取专利数为计数标准，即一项专利所发生的所有转让行为是一个计数单位，由于排名前10的被资助机构所转让的专利数目占据所有机构的98.8%，故从36家一级资助机构选取出前10家进行分析。

如图8所示，选取的前10家被资助机构一共转让了124 134件专利，其中包括没有被NBER专利分类标示的专利。经过处理，共有权利人9951家，选取top-0.5%的机构进行流动展示，而剩下的9901家合并为其他类型机构，方框的大小代表机构转让数量或者权利人得到专利的多少。经测算，美国政府资助所产生专利的57.2%转让给美国国防部的下属单位美国陆军部、海军部、空军部，8.6%的专利转让给美国国家航空航天局。美国能源部将其受资助的13.0%的专利转让给自己或者其辖属单位，8.6%转让给加州大学，7.4%转让给桑迪亚公司。美国国家航空航天局转让给自己的专利达到26.4%。美国国防部资助专利主要转让给了美国IBM公司、麻省理工学院、美国海军部、美国联合科技公司、通用电气公司等，占比分别为5.8%、5.0%、4.1%、3.4%、3.4%。美国卫生和公众服务部受资助专利主要转让给了加州大学，占比为6.3%。综上所述，美国财政资助的专利很大一部分都转让给了少数机构，使得前0.5%的机构得到了接近50%的专利权，剩余99.5%的其他类型机构掌握剩余50%的专利权。此外，我们还能发现美国政府资助所产生的专利具有定向转让的特征，其65.8%的受资助专利用于国防建设和航空航天探索。

图8 美国财政资助专利——权利人流向图

6 结论与启示

财政资助对技术研发、技术进步起着重要的推动作用。美国明确了政府资助专利的权利，对于受到资助的专利，政府即使没有完整的所有权，仍可对受到资助的专利行使“介入权”。与此同时，美国的专利文献中标注了资助项目的具体信息，使得政府能够明确掌握哪些专利受其资助并归其所有，也有助于对资助效率进行评估。美国通过财政资助相关机构，在前沿领域产生了众多专利，以此提升国家科技实力，进而提升其在世界的竞争力。

从1970年1月开始截至2018年5月，美国有234家机构或部门其相关的项目得到了资助，共产生了131 037件专利。基于NBER专利分类体系，可以发现财政资助对美国各个领域技术发展起到了重要的作用。美国较为关注化学领域中的有机化合物、树脂，计算机&通讯领域中的通讯、计算机硬件&软件，药物&医疗领域中的药物，电气&电子领域中的测量测试、电力系统、半导体器件等方向，而对机械和其他领域关注的力度较为平均，且资助所产生的专利数量较少。在重点关注的子类技术方向中，尤其以药物的研发为代表，1988—1995年药物研发出现了爆炸式增长，说明美国非常重视卫生与公众健康领域的技术发展，药物是美国财政资助的重点领域。

而在美国财政资助产生的专利权利方面，只有3.8%的发明人保留了专利所有权，剩下96.2%的专利权力人都发生了专利转让行为。可见美国资助机构与专利权人不是单纯地以专利为结项成果，而是真正将专利技术运用到美国国力提升的各个方面。

对于我国的专利项目管理，应明确政府资助项目所产生专利的权利，并能够利用标注的信息，对政府资助效率进行评估，以此进一步对我国财政资助项目的产出做出调整，规范资助机构对项目资助成果的监管。相关部门应更深层次地保护好中国专利技术，更好地促进技术成果的本土化转化，以此提升我国的国际科技竞争力。