生成式AI專利戰國群雄誌
圖、生成式AI專利戰國群雄誌
本文擬從宏觀角度，看一下這幾年來自從人工智慧(AI)大爆發後，與AI（當然包含生成式AI，以下稱GenAI）相關專利在全球佈局的統計，以了解全世界上哪些公司是該領域的霸主，畢竟專利是反應科技競爭優勢的表徵。尤其是OpenAI的ChatGPT在2022年11月發布後，許多人將其描述為「iPhone時刻」。全球大肆使用GenAI，因為OpenAI平台能讓使用者，更易於造訪先進的生成式AI的諸多應用程式，而這些應用程式都基於大型語言模型(LLM)。
一、AI的變革轉型
自OpenAI的ChatGPT爆紅以來，這項技術已顯示出其突破性。GenAI改變人們的文化以及企業經營方式，業者正尋找整合方法，將其用來解決業務問題並降低成本。由於AI幾乎可改變工作或生活的各方面，已成為影響社會最重要的議題之一。這一領域涵蓋電腦科學、工業、醫學、金融和農業等領域一系列應用。
AI是基於大數據集上訓練電腦處理或「消化」數據的過程，使電腦能模仿人類推理的方式，進行預測和解決問題。機器學習、人工神經網絡（深度學習）和自然語言處理，是支撐AI的一些基礎技術。全世界正朝這個方向發展，也導致各公司努力爭奪該領域的專利空間，以獲取技術或商業上的排他性。在過去五年中AI領域的專利數量不斷成長，美國已提交超過50萬件AI相關的專利申請。以下茲以AI Patent 100™ 、IFI Claims和WIPO發布，針對AI和GenAI之專利數據分析，以了解行業中戰國群雄的生態。
二、AI Patent 100™
AI相關美國專利排名
由Harrity Patent Analytics開發之AI Patent 100™，是IP智財產業的重要資源，提供AI相關技術資訊與全球領先組織的專利見解和競爭情報，其將每年獲得AI相關美國專利的前100名公司、組織和大學做年度彙編。在過去五年中，美國專利申請名列榜首的仍是IBM，而非大家看好AI領域知名之微軟、Google、OpenAI、或其他像Apple或Meta等公司。
基於2023年頒發的AI美國專利（非僅指GenAI），於AI Patent 100™ 中排名前10名公司為：IBM、Alphabet、Samsung、Amazon、Microsoft、Capital One、Intel、豐田汽車、Adobe、百度等，而最近火紅的NVIDIA與META都擠不進前10名。第11至20名則為：美國銀行BOA、LG、Dell、NVIDIA、甲骨文、Sony、Siemens、Qualcomm、Salesforce、META，令人意外的是，大名鼎鼎的Apple竟然甚至掉到25名。
根據以上發佈之專利前100名榜單分析，IBM在2023年獲得美國的1,211項AI專利，領先群雄位居榜首，其次是Google獲得870項專利（落後IBM約300項），排名第三的三星有750項、第四名亞馬遜541項和微軟527項。榜單中其他領先的包括銀行、保險公司、零售商以及汽車、電信、醫療設備和技術公司，例如排第6到10名的Capitol One 384項、Intel 313項、Toyota 277項、Adobe 266項、百度263項；至於NVIDIA排第14名182項、Qualcomm排第18名173項、META排第20名152項。
如將焦點從2023年，擴展到迄今計算所有與AI相關的專利時，IBM仍然以擁有近7,000項專利遙遙領先；緊隨其後的四家公司依然是Google擁有近5,000項AI專利、微軟約4,400項、三星約3,400項、亞馬遜近3,200項，而英特爾也名列前茅排名第六，擁有約1,650項專利。換個角度，如按專利案件類型劃分之美國案件前十大受讓人中，依序是IBM、微軟、三星、Alphabet、Sony、Intel、Canon、Apple、Oracle、Hitachi。
發揮排他效力之的硬頸專利
根據Harrity報告，Google和微軟是擁有所涵蓋之「關鍵技術或方法」中最多專利，報告發現，當涉及可能導致他人申請被核駁的專利時，Google和微軟位居前列，分別擁有1,145和1,068項專利。其次是亞馬遜、IBM和三星，這些公司的數量在600左右。
三、IFI洞察：生成式AI的專利場景
IFI CLAIMS關於生成式AI專利數據分析
因為專利是評估新興技術領域中，可能勝利者的重要指標，專門研究專利數據的數位科學公司(IFI CLAIMS)，其對於最新趨勢之GenAI領域的發明進行一項調查，研究顯示專利專業人士通常使用已建立的既定分類系統，來細化搜索特定技術內的數據。像IFI CLAIMS創造一個系統，來識別AI和生成式AI相關專利申請。該公司指出，隨著新技術的出現，這些專利分類需要時間才能建立和改進，而專利編碼系統往往落後於最先進(state-of-the-art)的技術；因此，它們被分配至更一般的分類，IFI CLAIMS目前正使用技術為GenAI定制一個查詢。隨著時間的推移分類將會擴大。
下一代AI – AI 2.0 GenAI
GenAI不僅能經過訓練來識別模式，而且還具有類似人類般的能力來自己生成內容，不論是文字、圖片還是視頻或其他內容。根據IFI CLAIMS分析，在AI相關專利中，超過五分之一涉及GenAI，也就是GenAI專利約佔AI領域所有專利的22%。此類技術集中於生成對抗網絡（GAN: generative adversarial network，機器學習的一種）、大型語言模型和生成預訓練轉換模型(GPT: Generative Pre-trained Transformers)的神經網絡模型，其中Transformer正是GPT背後的關鍵技術，也是GenAI的同義詞。
IFI CLAIMS指出，雖然發明之內涵通常很新穎，但本質上並非是一個全新的事物，任何發明都建立在先前的專利和技術架構之上，GenAI在這一點上也不例外 [1]。多年來，許多AI相關的底層技術已被創造和改進，直到它們開始以某種方式融合，形成一種可以自行創造新主題的技術基礎架構，例如模型識別、自然語言處理、語音和影像辨識，都是任何種類的AI（尤其是GenAI）技術所組成。該研究還深入探討企業追求創新的重點，例如正在開發之GenAI的類別和型態。許多公司都專注於一名為「基於生物模型的運算安排」(computing arrangements based on biological models)子類別的研究，這研究需要龐大的運算能力，根據IFI CLAIMS的分析，這項技術多年來一直在快速成長。
像生命科學中，從分子層次到整個有機體（以及支持它的系統），需要大量的數據和運算能力。這種生物技術有助於推動醫學、生態學、微生物學和病毒學領域的發展。例如，創造一個虛擬心臟來預測心血管疾病的序列，或是繪製像COVID-19這樣的傳染病地圖，然後預測疫苗接種率的結果，對社會有極大的利處，但該專利的關鍵技術之一就是深度學習，特別是卷積式類神經網路 (CNN)，可以幫助機器像人類一樣查看影像，使得該專利成為GenAI的基石。
在過去幾年中GenAI專利申請的趨勢顯示，這項新興技術正蓄勢待發。IFI CLAIMS表示，GenAI相關專利的數量正迅速增加，過去五年中，GenAI領域的專利獲准授予數量，以16%的複合年均率(compound annual rate)成長，而該領域的專利申請量（即企業追逐熱門技術的最佳指標）則以31%的速度成長。
在美國專利方面，GenAI專利申請最多之前三名中，科技巨頭IBM這次在這波AI熱潮中仍拔得頭籌，以擁有1,591項AI相關專利申請領先群雄 [2]，而排名第二的Google則為1000多件（但IBM數量比Google還多出三分之一），再來是微軟和三星（三星過去二年中，在大多數美國獲頒專利中都名列前茅），各有超過500件的申請，緊接其後的Intel、Adobe、Capitol One、中國的百度，以及DeepMind，各都是以超過300件分列第五到第九名。
然而，ChatGPT的創造者OpenAI公司，並非GenAI專利申請的前十名之一，甚至沒有擠進入榜單前25名內。事實上，IFI CLAIMS發現OpenAI不到五項專利，這對於一個以知識和技術為基礎的企業來說，確實令人驚訝。不過，IFI CLAIMS表示，OpenAI可能有更多尚未公開的申請文件，因為專利申請需要18個月才能公佈，因此，這並不代表OpenAI的專利申請量較少。又或者OpenAI在很大程度上，更注重依賴於透過營業秘密，來保護其專有技術和模型秘密，而不是以需要公開的專利來保護其智財權。
GenAI專利的基礎技術，多半涉及人工神經網路的轉換(Transformer)架構有關，這些技術已被許多其他公司開發和使用。例如，當搜尋GPT技術時，會明確發現IBM、Google、Microsoft、Salesforce和Adobe等公司的相關專利。IFI CLAIMS表示，專利是創新的一種衡量標準，也是研究強度的指標之一，但並非所有的公司都注重為其創新取得專利保護，也並非所有專利申請都會獲證。此外，更無法保證獲准專利之發明，在商業上成為具備特別功能而被市場接受之產品。
生成式AI領域專利的領先申請人
按公司劃分的生成式AI相關技術領域專利申請
GenAI專利產生者
值得注意的是：IBM擁有最多專利，其生成式AI專利涵蓋四個基本類型：圖形影像、語音、文字和視訊，Google和三星的專利亦然，而其他公司則專注於特定的功能。相較之下，NVIDIA的專利請求保護的範圍相對較窄，其專利範圍集中在影像和視訊方面，Apple的專利則僅集中在語音單一個領域。
隨著AI科技的進步，如何處理那些由AI本身所產生的發明，這是重大問題之一。舉例來說，生成式AI正在協助人類，從電池到藥物，搜尋各種可能的新材料和配方，但法律尚未確定如何對待AI自己所產生的發明，而且大多數智財權保護的形式，都要求是人類創造出來的作品。
四、WIPO世界專利趨勢報告排名
以上的統計美國的部分，另外，世界智慧財產權組織公布2024年WIPO專利趨勢報告，提供有關GenAI領域專利活動的觀察，其建立在2019年WIPO人工智慧技術趨勢報告的基礎上。目的是揭示當前技術發展的現狀、動態變化以及生成式AI技術預期將被使用的應用領域，並識別主要的研究國家、公司和組織。
WIPO指出，在ChatGPT問世前，自2017年以來GenAI的專利家族即顯著增加。而其崛起主要由三個因素推動：更強大的電腦、大量數據集作為訓練數據來源，以及改進的AI機器學習演算法，像轉換模型架構(transformer architecture)在LLM中的發展，顯著推動生成式AI的進步，使得在許多不同領域開發更複雜的應用將成為可能。
WIPO統計，在過去10年中，GenAI的專利家族數量，從2014年的733件增加到2023年的超過14,000件。自2017年引入轉換模型以來，這種深度神經網絡架構就成為GenAI同義的大型語言模型的基礎，生成式AI專利數量增加超過800%。在2023年，就有超過25%的生成式AI專利，和超過45%的GenAI科學論文發表。
哪些企業或機構擁有最多GenAI專利？WIPO指出，全球前十名中國就包辦六名，全世界前五名依序為：騰訊、平安保險、百度、中國科學院、IBM。騰訊、平安和百度，擁有全世界最多的GenAI專利。騰訊計劃將GenAI功能添加到其產品中，如微信，以改善使用者體驗；平安專注於GenAI模型在核保和風險評估中的應用；百度是GenAI的早期參與者，最近推出基於LLM的AI聊天機器人ERNIE 4.0；第四名的中國科學院是前十名排名中唯一的研究機構；第六名的阿里巴巴和第九名字節跳動，是前十名中的其他中國公司。
IBM排第五名、Alphabet/Google排第八名、微軟排第十名，是擁有最多GenAI專利的美國公司。IBM開發一個GenAI平台Watsonx，使企業客戶能快速部署和客制化LLM，並重點關注數據安全和合規性；Alphabet/Google的AI部門DeepMind最近發布其最新的LLM模型Gemini，該模型正逐步整合到Alphabet/Google的產品和服務中；微軟是GenAI的另一個主要參與者，也是OpenAI的投資者；而OpenAI最近才提交其第一批GenAI專利。此外，前十名中，尚有來自韓國的電子巨頭三星電子排第七名。(4118字；圖5)
作者資訊：
陳家駿律師 台灣資訊智慧財產權協會理事長
許正乾執行長 因子數據股份有限公司共同創辦人
[1] IFI CLAIMS專利服務執行長Ronald Kratz 表示：「雖然生成式AI對世界來說似乎很新鮮，但專利申請表明，圍繞這種AI形式的技術已發展一段時間。Kratz謂：「對於任何強大的新興技術，專利都是哪些公司將在未來佔據主導地位的有力指標。」
[2] IBM長期投入研發，三十年來就專利獲准數量一直處於領先地位，是全球專利智財權領航者。然而到了2020年，這家科技巨頭表示，其將不再追求專利領先地位，而將專注於關鍵領域，對其專利策略採取更有選擇性的方法，而不是為其所有發明都申請專利，而AI被標記為這些創新領域之關鍵之一。
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