人机交互核心竞争力的研究外文翻译资料

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人机交互核心竞争力的研究

摘要：确定人机交互领域的核心技术，有利于提高企业的国际技术竞争力。借助国内外智能手机专利数据，采用专利组合分析模型，从企业、技术、发明人、专利市场集成四个方面对智能手机人机交互的核心竞争力进行探索和研究。结果表明，人机交互是智能手机的核心领域；虽然中国企业在人机交互领域的整体技术水平低于国外企业，但在无线通讯网络（H04W）与人机交互相关的这一核心前沿技术领域方面具有优势；全球企业高层次研发人才比例相近，没有技术和市场导向并举的绝对行业标杆。

1.导言

核心专利创新是经济发展的源泉，也是行业竞争的焦点。智能手机作为专利密集型产业，随着全球知识产权保护力度的加大而不断升级换代。智能手机企业能否成功提升竞争优势，关键在于掌握核心专利。人工智能是核心战略产业。 深入剖析人机交互核心技术和前沿，清晰认识智能手机核心专利技术发展机制，准确把握该领域专利技术创新发展规律和趋势是推动创新成果精准实施的重要前提，同时也能为科技管理人员制定合理的研发战略提供依据，提升中国智能手机产业的核心竞争力。

专利组合源于美国经济学Markowitz在1952年提出的组合管理思想，将资源管理多样化，以分散风险，获得比单一投资更多的回报[1]。随着企业技术管理活动的开展，德国学者Brockhiff在1991年将组合管理理论引入专利战略研究中。采用专利申请数、专利授权数、IPC号、专利引用数等指标构建专利组合分析指标体系[2]。德国学者Holger Ernst在2003年对专利组合分析模型进行了修改和改进，提出了四种专利组合分析模型：（1）由专利活动、平均专利质量和专利有效性组成的企业级分析模型；（2）由相对专利增长率、相对技术份额和研发重点组成的技术水平分析模型；（3）由研发专利活动和专利质量组成的发明人层次分析模型；(4)由相对市场份额、相对技术份额和市场吸引力组成的专利市场整合分析模型[3]。专利组合分析是建立一系列定性和定量指标来衡量专利的潜在价值。一种监控企业技术状况、识别主要竞争对手、洞察其市场地位、完善企业专利布局的方法[4]。它可以结合多维指标来分析目标，使研究结果更加科学、全面和客观。

目前，对企业技术竞争力的研究主要采用技术层面的专利组合分析模型进行。郭磊、朱相礼和彭颖3人于2018年分别从相对专利区位、技术吸引力和相对专利优势三个指标分析了中国电信行业、氢存储企业和智能手机企业的专利组合[5- 7]。张世宇在2015年从平均技术吸引力、相对技术份额、研发重点等方面分析了一家生物制药企业[8]。Moon Daesung在2016年提出了一种基于移动云计算中人类行为的智能手机安全模型，用于检测智能手机中的各种恶意代码并应对高级攻击[9]。Juuml;ngling S在2018年指出最新的技术进步已经实现了与计算机系统交互的不同方式，介绍了当今数字企业的思想，并考虑了现代企业克服过去交互设备限制的可能性[10]。冯雪飞在2018年将企业级和技术级专利组合分析与社交网络分析相结合，提出了一种改进技术竞争智能分析方法[11]。Van Biljon J在2019年指出，人机交互促进发展的研究旨在最大限度地提高界面的可用性，以便于专门为有代表和需要的人群服务[12]。 Rita Roy 在2020年指出认知和人际交往能力在人机交互的许多领域和环境中变得越来越显而易见 [13]。 Nidal Al Said在2020年使用描述性分析方法来展示智能手机的重要性并且定义了人机交互。人机交互面临的普遍挑战也确定下来[14]。

在先前的研究基础上，运用专利组合分析法，从专利数量、专利质量、研发人才、技术占有率、市场占有率等方面，科学地对智能手机人机交互进行专利分析。 通过识别智能手机领域的核心技术，分析企业在手机行业的竞争优势，不仅有利于企业进行更加合理的专利布局，提升综合实力，也有利于帮助政府和企业制定适合手机发展的产业政策和未来战略。

本文档的其余部分按以下方式组织：第二节介绍研究方法。 第三节分析智能手机人机交互领域的技术竞争力。 最后，在第四节总结结论。

2.研究方法

2.1理论方法

在Ernst提出的经典专利组合理论的基础上，改进了专利组合分析的四级指标体系和理论模型，包括：（1）企业级。为了更好地反映专利质量指标和数据的可用性，将国际指标改为发明人数量，专利活动以企业专利授权量来衡量[15]；(2)技术水平。 主要采用相对专利地位、相对技术增长潜力和相对技术优势三个指标；(3) 发明人级别。 研发人员的实力通过发明专利活动和专利质量来确定，其中专利活动以专利授权量来衡量；(4)专利市场一体化。 它主要使用三个指标：相对市场份额、市场吸引力和相对技术份额。

2.2主要指标计算方法

企业层面和发明人层面指标的计算方法详见表1。平均专利质量是通过熵值法对授权率、技术范围、平均被引频次和平均发明人数进行处理得到的。

在专利市场一体化中，相对市场占有率用市场占有率与最高市场占有率的比值表示，市场吸引力用市场占有率的平均增长率表示，相对技术占有率是技术层面的相对专利地位。 技术层面的相关指标主要包括相对专利地位、相对技术增长潜力和相对技术优势。 计算如下：

（1）相对专利地位（相对技术份额，RPP）

它是某一技术领域的专利效力与该领域最高专利效力的比值。 它反映了我与技术领导者之间的差距。 盈利能力是平均专利质量和专利活跃度的乘积，可以反映企业i在某一技术领域的整体技术水平。

（2）相对技术吸引力潜力(RDGR)。

RDGR = 某一技术领域的 DGR / 所有技术领域的 DGR

DGR=过去N年我的专利授权平均增长率/前N年专利授权平均增长率

（3）相对技术优势（RTA）。 企业在某一领域的技术优势是通过其专利活动在各个领域的分布来衡量的[15]。

RTA_ij = tanh(ln())

其中，P代表企业i在j的技术领域授予的专利数量。 RTA为正值，表示ij相对技术能力高； 否则，说明相对技术能力低。

3、智能手机人机交互领域技术竞争力分析

本文使用DII（德温特专利索引）和USPTO（美国专利商标局）作为数据源，根据《工业专利分析报告》[16]中的智能手机IPC分类号和相关主题词进行检索。 检索日期为2019年1月1日，根据检索结果，进一步分析人机交互的关键技术。

3.1初步搜索分析

3.1.1专利授权时间趋势分析

截至 2019 年 1 月 1 日，DII （德温特专利索引）数据库中有 192029 件与智能手机相关的专利。 2008-2018年共新增专利163416件，占专利总数的85%。 其中，能够体现智能手机技术特点的人机交互、应用与服务以及低功耗三个领域的年度专利发展情况如图2所示。

如图2所示，在2008年人机交互领域的专利数量已经超过了应用服务和低功耗领域，并且差距逐渐拉大。成为推动智能手机技术发展的主要焦点。说明随着人工智能、虚拟现实、5G无线通信网络等技术的发展，人机交互技术已成为未来智能手机专利竞争的重要布局。核心专利创新是影响行业竞争格局和未来发展方向的根本力量。与国外相比，中国手机企业在应用服务领域和低功耗方面具有领先优势，但在人机交互核心领域与国际标杆企业存在一定差距。因此，下面重点讨论人机交互技术（人与计算机之间使用某种对话语言，以某种交互方式进行信息交换的过程）的竞争力。 在1974-2018年之间人机交互领域专利授权时间分布如图3所示。

如图3所示，人机交互技术作为用户与智能手机通信的关键技术，长期以来一直受到人们的关注，并于1974年获得专利授权。直到2005年，人机交互技术才处于稳定发展期。 在2005-2009年之间，授权专利数量快速增长，年授权专利比上年增加约1000件。此时，该技术逐渐培育并形成，为后续的爆发式发展储备了能量。 自2009年以来，年授权量比上年增加2000左右。研发处于爆发式增长阶段，2014年达到顶峰。虽然自2015年以来授权数量有所下降，但仍然相当可观。可以看出，2009年是人机交互领域技术创新的活跃期，整个行业呈现出良好的发展态势。

3.1.2专利权所有人解析

根据人机交互领域的IPC编号及相关关键词，时间跨度为2008年至2018年，三星、LG、苹果被检索为国外知名手机品牌前三名。还选取了中兴、华为、联想、小米、OPPO、VIVO六家中国知名手机品牌，分析智能手机人机交互领域的技术竞争力。检索智能手机品牌在人机交互领域的专利授权数量和比例，如表2所示。

如表2所示，华为在人机交互领域的专利授权数量在中国手机中处于领先地位。但与三星、LG、苹果这三大国际标杆企业相比，数量差距较大。专利授权数量最多的三星，其专利数量是华为手机的三倍，是vivo的三十倍。可见，中国智能手机企业在人机交互领域的研发在专利数量上不具备优势，且该领域技术方面存在不足，容易造成技术壁垒。

3.2. 企业级专利组合分析

自2005年以来，智能手机人机交互领域的专利授权数量显着增加。为了进一步研究该领域专利活动的变化，减少授权公开期限长短的影响。 在下面2005-2009年（一期）、2010-2014年（二期）、2015-2018年（三期）展示了三个时期智能手机企业专利授权量，如图4所示。

如图4所示，智能手机企业人机交互领域的专利授权数量一直在增长。三星、LG、中兴、华为和联想在二期专利活动活跃，但三期专利活动较二期有所下降。中国智能手机品牌小米、OPPO、VIVO成立较晚。他们的专利活动在第一期和第二期相对较低，但在第三期增长幅度较大。反映了人机交互技术是智能手机企业最具代表性的技术之一。企业要想在智能手机领域占据一定的位置，就应该关注人机交互技术的发展。除小米、OPPO、VIVO外，其他智能手机品牌人机交互专利授权在II、III两个时期的增速均低于I、II两个时期的增速。一方面，发展到一定阶段的企业逐渐将研发资源投入到自身短板领域，如低功耗、应用和服务等。另一方面，可能还有其他新兴领域，使企业开发新技术以在未来占据主导地位。为了更具体地研究人机交互领域，本文首先从企业层面分析智能手机企业的专利组合。相关指标值见表3。

从表3可以看出，三星的专利活跃度排名第一，专利质量排名第三。苹果的专利活跃度并不高于三星和LG，但专利质量在所有企业中排名第一。中国手机品牌中兴和华为的专利活动得分不相上下，但华为的专利质量高于中兴。 OPPO专利活动没有优势，但专利质量分数在中国和华为一样高。专利活动与专利质量的乘积所获得的专利效力是反映专利数量和质量总体情况的综合指标。华为在中国专利的有效性方面排名第一，但不如三星、LG和苹果。可见，我国智能手机人机交互领域在专利数量和专利质量方面并不占优势，企业技术综合实力处于弱势。中国智能手机企业在人机交互领域仍有很大提升空间。在表3的基础上，绘制了企业级中外智能手机人机交互专利组合矩阵图（详见图5和图6）。矩阵图横坐标代表企业专利活动，纵坐标代表专利质量，圆圈大小代表研发重点指标值。

如图5所示，矩阵图将企业分为四类。第一象限企业是人机交互领域专利活跃度高、专利质量高的技术领先企业。例如，三星和LG表明，这两家企业在该领域拥有大部分资源，是极具竞争力的标杆企业。第二象限的企业是专利活跃度低、专利质量技术潜力高的企业，这些企业在该领域占有重要专利。苹果不仅专利质量最高，而且在所有企业中圈子规模最大，研发重点价值最大。如果我们以这种方式深入学习，我们很可能会成为技术领先者。技术领先者和潜在竞争对手是其他企业学习、跟踪和追赶的主要竞争对手和目标。第三象限的企业是专利活动低、专利质量低的落后企业。中国知名智能手机品牌都在这个象限，中国手机企业在人机交互领域的技术实力与国际企业相比仍有一定差距。一方面，由于国外智能手机产业起步较早，人机交互领域处于领先地位；另一方面，中国在人机交互领域的研发还不够重视，需要更多的资金和人力。第四象限是专利活跃度高、专利质量低的技术活动家。这类企业更应该重视研发质量。

从图6可以看出，第一象限有4家企业：华为、联想、中兴和OPPO。作为引领中国手机品牌发展的中国技术引领者，应以国际标杆企业为竞争对象，加大研发力度，争取国际技术领先。第二象限的技术潜力是小米，还有很大的提升和发展空间。尽管vivo处于第三象限技术落后的区域，但其竞争实力正在以可观的速度增长。中兴通讯的研发关注价值最大，华为的研发关注价值最低。这表明中兴通讯比华为更重视人机交互领域的技术创新。但中兴通讯的专利效率低于华为，两者的专利活动相当，这意味着中兴通讯在专利创新方面的研发质量较低。

3.3. 技术层面的专利组合分析

企业级专利组合分析是对各类技术型企业专利的综合分析。技术层面的专利组合分析可以识别企业的技术优势。根据世界知识产权组织（WIPO）发布的国际专利分类号和技术领域与智能手机人机交互领域的相关专利对照表，可以确定选择（H04Q）、无线通信网络（H04W)、电话通信 (H04M) 和电子数字处理 (G06F) 是涉及该领域的主要 IPC 组。企业人机交互子技术领域的竞争力通过相对专利地位（RPP）、技术吸引力（RDGR）和相对技术优势（RTA）三个指标来评价。计算结果如表4所示。

为了更加清晰、客观地展示各企业子技术领域的

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