应重视一类基于技术科学的发明专利

2019年，我国发明专利申请量为140万件，共授权发明专利45万件，其中国内发明专利授权36万件。从数量上看，中国已经连续8年成为世界第一专利大国。同年，美国共授权发明专利33万项，其中国内发明专利授权不足50%。但与专利数量格局形成鲜明对比的是，2018年以来美国先后对中国行业领军企业中兴和华为进行制裁。与此同时，科技日报更是梳理出了35个“卡脖子”领域，且按照主编刘亚东的话说“这只是冰山一角”。

如此数量众多的专利，未能产生出提升我国产业国际竞争力的预期效果，一个重要的原因是我国知识产权的个体质量相对较低，从而导致对本国产业发展和国际竞争力的提升支撑不足。专利质量的基础是技术发明的质量，虽然从发明到专利的过程中要经过中介服务、专利审查等众多质量提升关节，但只有在源头上具备高质量的技术发明才能最终成为一项高质量的发明专利。

一、一个重大发明专利案例分析——激光

20世纪50年代，贝尔实验室的哥伦比亚大学科学家汤斯在尝试产生毫米雷达波的过程中，发现运用传统的方法制造所需的共振腔并给它泵送所需的大功率是难以做到的。汤斯等人创造性地继承和发展了爱因斯坦的受激辐射理论，提出了利用原子、分子的受激辐射来放大电磁波的新概念，并于1954年第一次实现了氨分子微波量子振荡。

1958年12月汤斯和肖洛发表论文《红外和光学激射器》(Infrared and Optical Masers)，在发表论文之前4个多月，激光技术方案已经由贝尔实验室的专利部门提交了专利申请。该专利于1960年获得授权并成为历史上第一项激光技术专利(US2929922)，同时成为在科学理论基础上形成技术发明的典范。随后，休斯公司的梅曼研制出第一台红宝石激光器，从而拉开了激光产业发展的序幕。从激光技术的整个演化历程来看，先是由基本的科学原理决定单元技术的原理型发明，然后再由原理型发明引导产出补充型发明、应用型发明以及它们的革新、移植和综合，直至引发整个产业技术的变革，最终形成了一个时至今日还在蓬勃发展的重要的战略性新兴产业。

二、技术科学及其发明专利产出功能

1957年，钱学森在《论技术科学》一文中指出：要使工程技术活动克服经验的局限，建立有科学基础的工程理论，就需要进行自然科学和工程技术的综合，建立一个新的知识部门——技术科学，从而形成了“基础科学—技术科学—工程技术”的层次结构。技术科学思想在《一九五六年至一九六七年科学技术发展远景规划》(“十二年科学规划”)中得到了充分体现，在“两弹一星”工程中取得了巨大成功。

技术科学与基础科学最大的不同在于，基础科学不直接产生技术发明，而只是蕴含了技术发明的“种子”，而技术科学则直接具备发明功能。换句话说，基础科学领域的科学发现不能被授予专利权，但技术科学领域所产出的新技术原理或者试验装置、模型等稍加改造就可以成为专利权保护的对象。汤斯和肖洛的激光发明源于基础研究成果——科学理论和科学发现，具备工程技术活动的特征，却与一般的工程技术活动有所区别。这一类研究搭建了从基础研究到工程技术活动的桥梁，使得基础研究成果能够最终转化为原始创新成果。按照钱学森技术科学思想的观点，这一类型的科研活动属于技术科学的范畴。激光专利正是在技术科学领域产出的，因此称之为基于技术科学的发明专利。

基于技术科学的发明专利在科技史中并不鲜见，且近年来呈密集增多的趋势。诺贝尔化学奖得主穆利斯1987年获得的“扩增核酸序列组的过程”专利(US4683202)，在沃森和克里克DNA双螺旋结构发现的基础上，模拟核酸在体内的复制过程实现多聚酶链式反应(PCR)，带动形成了一个年产值数十亿美元的产业领域。该专利虽已超过保护期，仍在不断被其他专利引用，经美国专利商标局网站检索累计被引用已达到3000次以上，至今仍在不断地影响着该领域的技术创新和产业发展。本次新冠肺炎疫情中使用的主流核酸检测技术(如荧光PCR法)，其基本原理仍然还遵循30多年前PCR专利技术。类似的，诸如蓝光LED、粒子加速器、胰岛素、全息摄影、核反应堆、晶体管等专利发明，都属于基于技术科学的发明专利的范畴。虽然这类专利在刚出现时还是较为“原始”、“粗糙”的专利，但这类专利往往居于产业技术的源头，如能加以后续开发应用，对于获取产业竞争的优势地位，具有非常重要的战略意义。

三、几点政策建议

(一)要充分意识到基于技术科学的发明专利的战略意义

华为总裁任正非在《要耐心培育基础专利》一文中指出：“1958年上海邮电一所就提出了蜂窝无线通信，这是现代移动通信技术的基础。上世纪50年代，中国科学家吴仲华发明了叶轮机械三元流动理论，奠定了喷气涡轮风扇发动机的理论基础，这是现代航空的基础。这些理论都是在二三十年后才发生作用的，但当时我们没有认识到它的价值，没有申请专利”。吴仲华的叶轮机械三元流动理论，是典型的技术科学成果，而任正非所提到的基础专利，也就是当今所称的“从0到1”的专利，与基于技术科学的发明专利内涵一致。叶轮机械三元流动理论由中国人提出，却成为国外航空发动机研制的重要指导思想，历史教训不应在当今再次重演，技术科学成果以及由此产生的发明专利，急切需要得到各界的高度重视。

(二)要着力加强对基于技术科学的发明专利的战略运营

从我国的现实情况来看，有必要将我国已经取得的重大基础科学成果向前推进至技术科学层次，获取具有自主知识产权的原始创新，在涉及国计民生、国际竞争的产业领域获取一大批源头发明专利。比如可基于反常霍尔效应提出新元器件制造方法，可基于铁基超导研究提出新材料的制备方法等等。专利管理和科技管理部门要积极开展重大科技项目知识产权评议工作，识别基于技术科学的发明专利的产出可能性。要引导开展全链条的技术开发和产业化应用，充分发挥基于技术科学的发明专利所蕴含的“从0到1”的源头作用，带动后续应用型、改进型专利的不断产出，为我国的产业发展占据有利位置、延续发展空间。

(三)要充分推动科学家-工程师的协同合作

要实现技术原理的突破和源头专利技术的产出，不独需要科学家的科学研究工作，更需要工程师乃至企业家的技术开发工作。国际上流行的技术科学发展模式就是科学家与工程师联合，依托企业实验室深入开展技术科学的研究，美国著名的贝尔实验室就是最典型的例子。历史上，贝尔实验室曾经研制出晶体管、激光、手机、太阳能电池等重大技术发明，累积产出专利数万项。而这一切都是该实验室的几千名科学家和工程师分工协作的结果。汤斯也正是和他具备工程师天赋的学生兼妹夫肖洛(也是诺贝尔物理学奖得主)密切合作才使得激光研制成为可能。我们虽暂时不具备复制贝尔实验室模式的能力，但在企业层面，已有华为战略研究院和阿里达摩研究院等机构开风气之先，聚焦基础科学、技术科学以及工程技术研究，实现科学家-工程师协同合作。从长远来看，我们不但要完善关键核心技术攻关的新型举国体制，更要构筑关键核心专利技术新型联合攻关体制，依靠科学家和工程师(企业家)的合作，产出颠覆性源头创新的高质量专利，提升我国在世界产业创新版图中的竞争地位。（作者：大连理工大学教授 杨中楷）