摘要：随着区块链技术开发的热潮，区块链技术领域的专利也出现了快速增长，然而单从专利的数量并不足以判断专利的质量，国内区块链企业手握的专利是否足以抵御外来侵略，中国的创新团队是否能够超越老牌大公司抢占先机，中国区块链企业之间的较量又如何?通过研究全球区块链专利的布局情况，希望能够对中国区块链企业的技术研发以及产业发展规划提供可参考的思路。
关键词：区块链;专利布局;应用层
1引言
区块链技术是被认为继蒸汽机、电力、信息、互联网科技之后的最有潜力引发颠覆性革命的核心技术，同时也是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行信用之后的第4个里程碑。
区块链技术具有普适性的底层技术框架，可以为金融、经济、科技甚至政治等各领域带来深刻变革，按照目前区块链技术的发展脉络，区块链技术将会经历可以编程数字加密货币体系为主要特征的区块链1.0模式、可以编程金融系统为主要特征的区块链2.0模式、可以编程社会为主要特征的区块链3.0模式，而现如今，区块链技术正处于2.0模式的初期。但是上述模式并非演进式发展，而是平行发展的，即使是1.0模式，也还远未成熟，因此区块链相关的空间仍然巨大。
整体来看，区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信的特点，正因为上述特点以及可应用的领域广泛，在过去的一年中，区块链技术迅速地席卷整个世界;在国内，也快速替代原先的热点——共享经济，成为2017年一大新的投资热点。
近日，在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会中，习近平主席也提到了进入21世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃的时期，以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用。
而随着区块链技术开发的热潮，区块链技术领域的专利申请也出现了快速增长，然而单从专利的数量并不能完整判断区块链技术领域的综合实力，国内区块链企业手握的专利是否足以抵御外来侵略，中国的创新团队是否能够超越老牌大公司抢占先机，中国区块链企业之间的较量又如何?研究全球区块链企业的专利布局情况，希望能够对中国区块链企业的技术研发以及产业发展规划提供可参考的思路。
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2研究方法
首先对区块链技术分三级进行了解构(见表1)，一级分支分为6个，分别为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层以及应用层。
对一级分支进行二级解构，数据层包括区块头、区块主体、链式结构、数据安全;网络层包括去中心化、传播机制、联盟链、公有链、私有链和多链;共识层包括POW、POS、DPOS、PAXOS、PAFT、RIPPLE;合约层包括脚本代码和智能合约;应用层包括金融、物联网、法律、医疗、公益、娱乐社交、智能制造、能源和教育。
对应用层的二级分支，又做了三级解构，金融包括电子商务、证券服务、数字货币和资产信用管理;物联网包括物流、租赁和产品溯源;法律包括知识产权版权保护、证据保全和电子智能合同;医疗包括药品溯源和数字病例;公益包括善款溯源和公益寻人;娱乐社交包括直播、游戏、音乐、虚拟偶像和社区聊天工具;智能制造包括内部信息系统的纵向集成、不同制造企业建的横向集成和生产制造过程的智能化管理;能源包括智能电网和数字化管理;教育包括教育存证和产学合作。
在全球专利数据库和中国专利数据库中，基于区块链检索主题，首先进行简单检索，以主题名称为关键词，选择合适的分类号;其次，对各技术分支，确定基本检索要素，然后提取关键词，结合主题、关键词暨分类号，对检索规模进行合理限定，初步过滤检索噪音。在外文检索中，使用宽泛的分类号与区块链的英文表达方式合并检索，保障检索结果的准确性和完备性。初步检索之后统计重点申请人，针对重点申请人进行补充检索。通过人工筛选，去除与区块链无关的专利文献。
检索截止日期为2018年3月28日，检索结果为：中文专利1777件，最终确定为1379件;全球专利3357项，最终确定为2341项。
3研究成果
(1)全球专利申请趋势
从技术创新角度来看，该领域的全球专利申请量逐年提升，截至检索日，申请量已达2341项。
●萌芽期(2010—2013年)
2009年，比特币发行“创世纪块”;2010年，开始出现了区块链技术相关的专利申请。不过，之后一直延续到2013年，该领域的专利申请数量一直处于较低状态，每年的专利申请量不过几十项。
期间，主要申请人包括BritishTelecommunications、微软、国际商业机器公司(IBM)、英伟达(NVIDIA)、BEA、斯特拉斯堡大学(UniversiteDeStrasbourg)、东芝、麻省理工学院等。尤其是英国的BritishTelecommunications与美国的微软公司，申请量较多，是该方面研发的先驱者。
●增长期(2014—2015年)2014—2015年短短两年间，算是区块链领域由萌芽到快速增长的蜕变。该时期内，相关专利申请迅速增多，两年间的专利申请量几乎比2013年之前的申请量总和还要多7成。不仅如此，随着区块链杀手级应用比特币的走热，不仅是IT技术公司在研究区块链，连一些金融企业也加入了区块链技术的研发队伍，客观上加速了该领域的研发增长，壮大了研发实力。
此期间，申请区块链相关专利的公司大致可以分为3类：第一类是老牌的IT企业，重视新技术的研发，技术涉及面广，实力雄厚，如微软、思科、国际商业机器公司(IBM)、爱立信公司、戴尔等;第二类是金融类企业，主要是受到以比特币为代表的代币持续走热的影响，不想把数字货币交易业务拱手让人，于是快马加鞭，加入竞争队伍，代表有美国银行(BankofAmericaCorporation)、万事达卡国际股份有限公司、TheToronto-DominionBank等;第三类是专门从事区块链技术研发的新创企业，多是成立时间不长，瞄准先机，专营区块链相关研发业务，代表企业有21,Inc、Coinbase,Inc、Monegraph,Inc、BlockchainTechnologiesCorporation、NtrustTechnologySolutionsCorp、Coinplug,Inc(韩)等。
●爆发期(2016年至今)
2016年开始，区块链相关技术开始了井喷式增长，相关专利申请激增。各国政府也纷纷开始重视该项技术，多国政府投入到区块链技术的研发大军中。一方面，区块链研发的先驱企业不断加大该领域的研发投入;另一方面，新创企业如雨后春笋般迸发、成长，促进了该领域的技术升级。
(2)全球专利申请地域分布
国内在区块链领域的专利申请量已经遥遥领先，这得益于2016—2017年两年间国内专利申请的大爆发。仅2016年一年，国内在区块链领域的专利申请量就近乎赶上美国这些年来的总和;而2017年一年中，国内在区块链领域的专利申请量又近乎翻倍式增长。而在该领域有着一定研发起步优势的美国，在2017年后已被国内反超。
美国现作为该领域研发的第二梯队，虽较我国国内专利申请数量较少，但其一方面拥有大量区块链早期的核心专利，专利质量较高;另一方面，其专利布局更为广泛，不少美国公司不仅在美国本土申请了区块链相关专利，还在他国也申请了同族专利，积极投身专利布局。在这一方面，国内企业意识还相对薄弱。美国相对于处于第三梯队的韩国、日本、欧洲等国，其在该领域的专利申请量还是远远超越的。
(3)全球专利申请人排名
由于区块链相对于其他传统的IT技术，还属于新兴技术。因此，各公司最多也就申请了不到60件专利申请。但同时，排名靠前的公司间，其申请数量的差别并不大，甚至对于一些新创型小微企业而言，其专利申请数量甚至可以超过一些国际巨头，这在其他传统的IT技术领域是不可想象的。这也说明，区块链技术正处于群雄逐鹿的风口浪尖，大家还都是处于相近的起跑线上。
另一方面，国内申请人在该领域热情高涨，许多国内企业已轻松挤入该领域的专利申请量前10，可以说站到了世界前沿。虽然一些公司规模并不大，甚至还处于风投融资阶段，但其研发力量与技术积累已成为世界先进水平。
国内在区块链领域的研发多方并进，其研发主体并不单一。既包括IT巨头阿里巴巴，也包括小微企业布比、通付盾、杭州复杂美科技有限公司等;既包括IT企业，也包括通讯企业(联通)和大学，这些都说明国内研发环境很好，同时竞争也极为激烈。
具体而言，万事达卡、美国银行等专注于区块链在金融领域的应用;联通则更侧重于BaaS平台的搭建以及物联网的相关应用。阿里巴巴，作为现今中国赢利最好的IT企业之一，极其重视研发创新。不仅在其原有的主营业务电子交易、支付验证等领域实力强劲，并对于新兴的、跨度较大的陌生领域，如区块链、量子通信等，也积极进行投入布局。应用区块链技术分布式记账的特点，可以对该司原有的主营业务进行升级，既可以进一步保障电子交易安全，也可以促成物联网的产品溯源，一举两得。不仅如此，由于蚂蚁金服的存在，区块链技术在金融领域也有较好的试验平台和落地应用。相信随着时间的推进，阿里巴巴在该领域将会厚积薄发，甚至引领产业升级。
在2018年5月28日举办的第三届中国国际大数据产业博览会“区块链与社会治理专场”上，中国信息通信研究院云计算与大数据研究所所长、可信区块链推进计划常务副理事长何宝宏指出，区块链知识产权竞争日趋激烈，万物互联将扩展专利布局，区块链专利申请目前缺乏市场引领者，它不像云计算、大数据出身于贵族，区块链出身于草根，所以导致没有主导性企业申请的现象，这也给大家创造了更多的机会。
(4)全球专利一级分支申请趋势
首先，申请量最大，同时也是占比最大的，是应用层相关的专利申请。而在应用层中，又以金融为最，物联网次之。应用层的许多专利申请，实质上并不涉及对区块链底层技术的改进，也即非实质性、根本性的改进，而大多是利用区块链分布式记账的优势，构建相关应用。其中，由于以比特币为代表的代币持续升温，以及各国金融公司、企业的融入，致使金融类应用增长最快。其次物联网类应用，也是利用了区块链中的块内数据不可更改的特性，进行实物溯源。在这一层，无论是国内申请人，还是国外申请人，产生的专利申请量都是最大的一个分支。
其次是数据层，虽然数据层的体系结构相较于其它层相对简单，但与应用层不同的是，对于数据层的改进实质上已经涉及到了对区块链技术的底层。尤其是对于链式结构、索引方式等的改进，将会提升区块链整体性能。并且这种改进可以应用到涉及区块链技术的方方面面，因此技术含量还是比较高的。国内申请人在该层的技术创新也比较积极。
而网络层、共识层、激励层的专利申请量相对较少。而这3层实质上涉及区块链最核心的技术，也是其相对于现有的中心化体系架构的区别点。在这几层的改进相对较难，其含金量也是最高的。可以想象，每一次对共识方式的改进，都可能引发整个区块链行业的升级。因此，如何在核心技术上进行创新，也是国内申请人需要考虑的重要问题。
(5)全球专利申请授权情况
目前，区块链技术的专利申请，全球授权专利数量为194件，占全球申请量的不到10%。授权专利主要集中在微软、思科、国际商业机器、BlockchainTechnologies、CambridgeBlockchain、Coinbase和NewVoiceMedia这7家公司手中。具体各公司专利授权数量参见表2。
上述7家公司可以分为两类，一类是微软、思科、国际商业机器，3家公司都是ICT领域老牌的巨无霸企业;而另一类是专攻区块链的初创企业：BlockchainTechnologies、CambridgeBlockchain、Coinbase、NewVoiceMedia。
具体来看，以微软为代表的ICT巨头，其申请的区块链领域的专利多在底层链式结构的改进。虽然这些大型公司技术积累较为深厚，但在区块链这个新兴领域，对于核心技术的共识层、激励层同样改进不大，且应用指向也并不明确。反观以Coinbase为代表的区块链新兴公司，其申请不仅涉及应用层，有着明确的应用指向，同时申请中也涉及到对激励层、共识层的改进，因此反而比微软等公司的授权专利含金量更高。
另一方面，以微软为代表的ICT巨头却十分重视专利布局。其在该领域的上述授权专利，除了在美国本土申请专利，也可以查到中国的同族专利。也就是说，其已经积极筹备专利技术的全球布局。再以Coinbase为代表的区块链新兴公司，其多是仅在美国本土申请专利。这一点与国内企业有些相似。
目前，基于区块链技术的专利申请，中国授权专利数量为36件。授权专利主要集中在公司申请人以及少数高校和个人申请人手中(见表3)，包括北京比特大陆、北京铸银博、济南曼维信息3家公司以及中山大学，但其数量也仅有2件，没有海外同族专利。究其原因，是国内申请的爆发期处于2016年以后，大部分专利还处于待审阶段，预计再过一到两年，中国授权专利数量将会迎来一个快速增长期。
(6)海外申请人和国内申请人布局比较
2014—2017年，海外申请人在中国布局专利申请共57件，约占中国专利申请的4%。从2014年起，海外申请人开始在中国进行基于区块链技术的专利申请布局，以2015—2016年居多，主要涉及应用层和数据层，约占中国专利申请的4.5%。对于核心技术的共识层和激励层有少量布局，对于核心技术的网络层和合约层几乎没有涉及。目前还没有中国申请人在国外进行专利布局。
(7)主要国内申请人专利布局情况
在15家国内企业中，2014年只有众享比特对区块链技术布局了3篇专利申请，2015年只有布比对区块链技术布局了13篇专利申请，其余各家企业均是从2016年才开始布局区块链技术。阿里巴巴在2017年布局52篇专利申请，一举跃升区块链专利申请榜第一。我国申请人在区块链领域的改进大多集中于两个方面：区块链技术的应用，这方面改进相对简单，与实际产品贴合最紧密，改进点易于直接作用到相关产品上，可以立竿见影收到成效，因此该层专利申请量最大。对于底层技术而言，大多是在数据层进行改进，例如区块头、区块体以及链式关系的改进，这些改进均可归纳为是对数据存储结构的改进，以及对搜索效率提高的改进。改进点许多是可以参照、对比现有技术中如何提高搜索效率以及如何提高数据压缩比等手段，将其应用到区块链领域。
比较而言，合约层/激励层/共识层改进较少。区块链技术相对于现有技术而言，其根本性区别的架构设置却多是对激励层/共识层的改进，因此如果想要提出根本性革新，能够导致区块链整体升级换代的技术及产品，不妨进一步着力于上述激励层/共识层的创新。
15家企业在区块链技术应用层的专利布局主要集中在金融领域，基本上每家都会涉及金融领域，尤其是电子商务、金融交易、身份认证方面。其次，15家企业在应用层的专利布局还集中在物联网、供应链、法律、医疗领域，尤其是涉及食品、艺术品防伪溯源，以及著作权、版权保护方面。此外，阿里巴巴、布比、联通、中链科技4家企业所布局区块链技术应用层的领域相对较为广泛，均涉及5个以上的领域。
4结束语
区块链技术的专利申请，在全球范围内已经进入快速增长期，区块链研发的先驱企业不断加大该领域的研发投入，新创企业如雨后春笋般迸发、成长，促进该领域的技术升级。而中国在区块链领域的专利申请量遥遥领先，超过了全球申请的50%。中国的申请人在专利申请的排行榜上已占据多个位置，阿里巴巴以58件专利申请占据全球第一。全球专利申请多集中在应用层，这与国内专利申请的情况基本一致。截至目前，中外申请人在对方区域进行专利布局的都还不多，中国甚至还未开始在海外进行布局，而海外申请人也仅仅在应用层和数据层进行了少量布局，对于核心技术的其他层还未大规模占据。由此可见，对于中国申请人来说，现在开始放眼海外，进行专利布局，甚至核心技术方面的专利布局，还为时未晚。因此，为了能在新兴的区块链技术方面处于行业领先地位，中国申请人应该尽早对核心技术进行研发，除了在中国进行专利布局外，也要抢占海外专利市场，尤其是核心技术的网络层、共识层、激励层和合约层，才能在将来区块链方面的专利战中处于优势地位。
