五 围绕捕捉专利文献中的效能信息展开的研究

专利文献中的效能信息，描述的是专利技术具备的功能，如结构紧凑、操作方便、降低磨损、密封性好、热效率高、节省空间、装卸方便、安全性好、耐腐蚀、精度高、寿命长、更环保、稳定可靠、提高劳动生产率、改善劳动条件、成本或价格低等。这些功能能够增加技术使用者的利益，或者增加消费者获得的效用。

从专利文献中可以直接或间接获得描述效能的词汇。所有的被授权专利的文献中都包含关于专利功效的信息，这些功效信息构成了下一步进行效能分析的基础。专利法通常要求专利必须具备实用性特征。我国《专利法》第二十二条第四款规定：“实用性，是指该发明或者实用新型能够制造或者使用，并且能够产生积极效果。”所谓“积极效果”，就是如果实施专利能够导致某些技术意义上的效果。实用性是一项技术可被授予专利权时必须满足的三大基本性质之一。与“三性”中的创造性和新颖性相比，判断是否具有实用性相对简单，通常直接根据技术自身可能产生的效果进行判断即可，无须在浩如烟海的文献库中搜索现有技术来进行对比。或许，正是因为判断实用性时无须检索文献库，才导致在专利分析中判断效果时停留在“有”或“没有”的阶段。而不是进一步从量上度量效果大小。

在申请专利时，必须提交技术说明书和权利要求书等文件。技术说明书包含技术领域、背景技术、发明创造内容和实施例四大部分。背景技术部分通常介绍现有技术的缺陷；发明创造内容部分首先介绍发明目的，如提炼出导致现有缺陷的技术问题，然后介绍将采用什么方案来解决技术问题，最后还要描述方案产生的有益效果。

需要强调的是，这里的“有益效果”指的是技术效果，如所采用的方案怎样解决了技术上的缺陷。至于经济效果，在申请专利时并不需要说明。在实施例部分，介绍了使得方案得以实施的所有技术要点和技术特征。这部分内容既是对说明书中前三个部分的具体化，也是为权利要求书中提出权利要求作铺垫。此外，在对专利技术进行效能上的度量时，也需要借助实施例，才能做出相对准确的判断。

对效能进行度量，是将对专利的技术分析转化为经济分析不可绕过的环节。市场上的购买者几乎每时每刻都在进行精确的量的权衡，比如，是否愿意花钱购买某种产品取决于该产品带给自己的效用增量是否超过了放弃所付费用的效用损失。毫无疑问，产品在技术功效上的量的大小，直接影响着该产品带给消费者的满足程度的大小。因此，要对专利技术进行经济分析，必定离不开对效能进行测量。可借助图1-4概括将技术效果转化为经济效果的过程。

尽管到目前为止，对效能的测量并没有成为专利分析所关注的一个关键环节，但对专利技术的功效进行分析已经有一定的积累。由苏联科学家根里奇·阿奇舒勒于1946年构建的TRIZ理论中，就包含对技术或产品进行功能分析。在他的领导下，苏联曾经通过对全世界近250万份高水平发明专利进行分析来总结发明规律，以便推进自己的技术创新战略。在TRIZ理论中，对目标产品或目标技术进行功能分析成为引导下一步创新的关键性工作之一。其思路是，将某个产品如汽车视为一个系统。该系统由若干个相互作用的内部组件构成，且该系统也与系统外的一些物体发生作用。这些作用类似于各个组件的功效。发明的方向就是发现这些功效的不足以及如何广泛利用已知的各类知识来提升这些功效。尽管TRIZ理论后来在世界各国得到了广泛应用，但是，它所倡导的功效分析强调的仍然是技术效果。这些技术效果有的可以被技术使用者或消费者直接感受到，有的则需要进行转换。

当前，对专利文献中的技术效果信息进行分析的传统工具是专利功效矩阵。该工具主要统计具有某种特定功能的专利的个数，也就是建立在判断特定专利“有”或者“没有”某种功能的基础上。最初，只是一张对各个专利是否具备某个或某些功效进行画钩的简单表格。后来，进一步地结合技术特征词汇，形成了技术功效矩阵。Kim（2008）讨论了构建技术功效矩阵的思路，即将专利文献中描述技术特征的词和描述功效的词挖掘出来，然后再将各个专利分别归类到技术功效矩阵中所对应的位置。Cheng（2012）尝试通过国际专利分类号来确定专利的技术特征，在此基础上构建专利技术功效矩阵。表1-1展示了技术功效矩阵图的基本格式，各字母后的数字代表同时具有所处位置对应的技术功效和技术特征的专利个数。图1-5则提供了一个专利技术功效矩阵图的示例。圆圈中的数字均表示具备坐标对应的技术和功效上的特征的专利个数。

除了用矩阵形式来描述专利的功效分布状态外，也有尝试用地形图的方式来描述的。吴欣望等（2012）提出可以用地形图来展示专利功能的分布状况，并探讨了其应用领域。后来，笔者在德温特专利分析系统中找到了类似的功效分布图，如图1-6所示。

鱼骨图也可以被用来对专利功效进行分析。图1-7分析了三星公司的多点触屏技术。鱼头表示最终被投入市场的产品。该产品涉及的触摸屏技术和图形用户界面交互技术构成了鱼的大刺。小刺则意味着三星公司分别从哪些角度来提高相关领域的功能。

如何从文献中识别出专利具有的功效也是一个研究方向。Tseng（2007）等提炼出了25个被用来揭示专利功能的提示性词汇，这有助于识别出文献中描述功能的字句。表1-2展示了这些词汇。

Russo（2014）则考察了从专利的用途出发来进行专利搜索的原理和方法。他介绍了可资借鉴的一些情报分析的方法，包括ENV法、FBS模型和FB-PE-S模型。其中，ENV方法（Element, Name of the Property, Value of the Property）就是OTSM-TRIZ法中所建议的用来描述一个技术系统或问题的通用方法。该法是从人工情报分析模式Object-attribute-value中演绎而来的。其中，E（即Element）是所考察的系统中包含的任何一个项目。N（即Name of Property）表明了某个项目的任何一个特征。而V则是对特征的赋值，赋值至少可以取两个值。例如，如果用ENV方法来描述“一个使物体移动的工具”这一信息的话，E就是指物体，N就是指速度，V的取值则从零到任何大于零的值。

FBS模型则是Gero（1990）提出的用来描述设计过程的模型。F （Function，功能）、B（Behavior，行为）和S（Structure，结构）分别从三个不同侧面来描述同一个设计标的。其中，F是技术体系为什么存在的原因，即该体系是用来干什么的；B指客体的状态所发生的一系列的变化，这些变化受到自然规律的支配，即该体系如何运作；S描述了客体的组成部件及各部件之间的联系，即客体到底是什么。其中，B是连接F和S的桥梁，不同的行为能够产生相同的功能，同样的行为也能够适用于不同的结构。FB-PE-S模型是在FBS模型的基础上进行改进所得到的一个模型。它在FBS模型的基础上增加了PE（即Physical Effect，物理效应）。Russo（2014）用一个案例演示了专利检索者如何使用上述方法来进行检索。所选择的案例是去壳器（nut-cracker）这种物品。与去壳器有关的同族专利有1302件，这些专利来自美国、欧洲和英国的专利局以及通过专利合作条约申请的以字母WO开头的专利，分类号为A47J43/26和A23N5IP。所使用的搜索软件为KOM，该软件用FBS模型来进行专利用途分析，具体步骤如下。

首先，与去壳器的功能（将壳打开）联系在一起的动作或者对物体所施加的行为（Behavior）可以被分为四类：切开、钻开、撬开和挤压开。与每一类行为或动作同义的动词又分别有一系列。例如，与挤压同义的词就有敲开、弄碎、弄裂、撞开、锤开等。如图1-8所示。

其次，再进一步地明确物理效果PE。例如，“借助热力学原理将硬壳冻裂”中，就包含物理效果。表1-3所列举的几项专利，就是符合用热力学原理将壳冻开的专利。这些专利是被KOM软件所检索到的，其中，包含freezing、nitrogen、low temperature、cryogenic liquid等与冷冻有关的词的专利被提取出来。

最后，可以找出用不同的动作B来和不同的自然规律来实现功能F的专利。例如，在“用电学原理压开”和“用机械原理压开”子条目下，就分别找到了一些专利。在利用FBS模型检索到分类更细致的专利后，检索者就可以更加有针对性地对感兴趣的专利进行进一步的分析了。Russo （2014）认为，利用上述模型是可以提高检索的精确度和提高专利分析的效率的。