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如何用3000件專利托舉出了一輛百度自動駕駛車?
如何用3000件專利托舉出了一輛百度自動駕駛車?本文系基于公開資料撰寫,僅作為信息交流之用,不構(gòu)成任何投資建議。一年一度的百度世界大會來了。本屆大會主題是“AI這時代 星辰大?!?。
本文系基于公開資料撰寫,僅作為信息交流之用,不構(gòu)成任何投資建議。
一年一度的百度世界大會來了。本屆大會主題是“AI這時代 星辰大?!?。透過視頻直播,從國家游泳隊的日常訓(xùn)練應(yīng)用,到火星探測與月球冒險,AI的星辰大海已經(jīng)依稀可辨。
當(dāng)然,在AI的星辰大海里,還有一輛L5級別的無人駕駛車——百度Apollo“汽車機器人”。
不積跬步,無以至千里。沒有技術(shù)的一磚一瓦積累,不足以談自動駕駛。自動駕駛沒有捷徑。
所以,從事關(guān)自動(無人)駕駛第一性的“安全”出發(fā),我們的問題是:至少多少件實打?qū)嵉膶@夹g(shù),才能撐起一輛Apollo“汽車機器人”這樣的無人駕駛車?
以下,是百度(NASDAQ:BIDU/HK:09888)給出的答案。
01
3000件專利托起一輛無人駕駛車
從專利角度為某個產(chǎn)業(yè)技術(shù)路徑“斷代”,是一件很具藝術(shù)性的事——資深知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)專業(yè)人士都知道,不同的人對于特定產(chǎn)業(yè)或公司的不同認(rèn)知,會在對某個技術(shù)集群的專利檢索過程中,套用不同的模型,最終得到的結(jié)果往往存在較大差異。
對于無人駕駛、自動駕駛這個仍顯前沿的產(chǎn)業(yè)學(xué)科來說,尤其如此。
回歸到常識,作為對人類駕駛習(xí)慣的模擬與替代,這項工程在相對最合理維度,對應(yīng)的是感知(視覺與神經(jīng))、決策(大腦)與操作(手與腳)這三大系統(tǒng)。
基于這樣的模型,我們通過專利數(shù)據(jù)庫智慧芽檢索查詢,并逐一翻閱專利內(nèi)文比對相關(guān)性后,就百度自動駕駛車輛的專利技術(shù),得出了這樣一個初步結(jié)論:
共計3000件公開專利托舉出了一輛百度自動駕駛車(注:不含無效專利)。
3000件專利,對一輛無人駕駛車意味著什么?我們試圖通過以下角度予以還原。
【1】 百度自動駕駛專利演進史:萌芽于2011年,綻放于2015年,爆發(fā)于2016年。
圖:過去10年百度無人駕駛相關(guān)專利的申請趨勢圖。因為專利公開時間滯后,2021年數(shù)據(jù)存在大幅失真情況。來源:智慧芽
以后視鏡來看,當(dāng)前一個產(chǎn)業(yè)共識是,自動駕駛是AI技術(shù)的自然延展。通過對百度自動駕駛相關(guān)專利的逐一展開閱讀,這種相關(guān)性得到驗證。
然而在時間線上截取百度自動駕駛技術(shù)路徑的演進時,我們發(fā)現(xiàn),從百度AI主干上內(nèi)生出自動駕駛這一賽道的導(dǎo)火索,是地圖:
2011年3月7日,百度提出了一件名為“一種數(shù)字地圖生成裝置及方法”(公開號為CN102163214A)的發(fā)明專利。自這件用以優(yōu)化地圖導(dǎo)航底層技術(shù)的專利始,此后3年之中,10數(shù)件地圖導(dǎo)航與汽車駕駛地理坐標(biāo)相關(guān)發(fā)明專利相繼涌現(xiàn)。這個時期,可被視為百度自動駕駛技術(shù)的萌芽期。
2015年3月31日,百度提出了一件名為“一種獲取車道線的方法和裝置”(公開號為CN104766058 A)的發(fā)明專利。在這件專利中,出現(xiàn)了“自動駕駛”四個字。根據(jù)專利申請相對研發(fā)的時間滯后性特性推算,最遲2014年中期,百度自動駕駛研究有了基礎(chǔ)性成果。
從專利數(shù)量申請趨勢上看,百度自動駕駛相關(guān)專利在2016年突破一百件關(guān)口,自此之后呈逐年規(guī)模性增長之勢。故而在我們的研究范式里,將2016年定義為百度自動駕駛專利爆發(fā)元年。
【2】3000件專利,分布在20個技術(shù)維度,涉及100個關(guān)鍵詞。
根據(jù)檢索,百度自動駕駛專利主要分布在20個具體技術(shù)維度,涉及近100個專業(yè)術(shù)語關(guān)鍵詞。
按技術(shù)密度先后順序排列,這20個技術(shù)維度主要包括:自動駕駛、電子設(shè)備、計算機、障礙物、智能交通、深度學(xué)習(xí)、傳感器、計算機視覺、車道線等(具體見下圖)。
圖:百度自動駕駛技術(shù)專利密度圖譜,來源:智慧芽。
同時,這20個技術(shù)維度,還輻射近100個更為具體的技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵詞(見下圖):
圖:百度自動駕駛技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵詞,來源:智慧芽。
以上兩張圖對比來看,除了“自動駕駛”這個關(guān)鍵詞格外突兀外,對于“障礙物”的技術(shù)研究是另一個目數(shù)較大的關(guān)鍵項??梢?,應(yīng)對極端路況(corner case),是自動駕駛技術(shù)發(fā)展過程里的最重大的工程之一。
當(dāng)然,這兩張圖最顯性的啟示還在于,自動駕駛技術(shù)的實現(xiàn)并沒有捷徑,與之相關(guān)的系統(tǒng)性問題難以做到極簡。這也映射出,在“軟硬件一體化”的自動駕駛車輛中,冗余設(shè)計是必然的剛性存在。
【3】“安全”一詞在3000件專利中的1660件專利中出現(xiàn)。
3000件專利中,有1660件專利文件中,涉及“安全”這一關(guān)鍵詞。這樣的數(shù)據(jù)檢索結(jié)果,也客觀反映了“安全”作為自動駕駛第一性的應(yīng)有之義。
下圖可見,這些專利基本對應(yīng)著百度自動駕駛技術(shù)的所有創(chuàng)新點。
圖:涉及安全關(guān)鍵詞的自動駕駛相關(guān)專利申請分布圖,來源:智慧芽。
【4】自動駕駛車輛=智能機器人。
通過百度自動駕駛專利集群中的蛛絲馬跡,我們可以發(fā)現(xiàn),在百度的戰(zhàn)略體系中,未來實現(xiàn)自動駕駛的車輛將等同于智能機器人。
比如:2016年4月28日提出的名為“無人駕駛的用電汽車、充電樁及用于其中的充電方法”(公開號為CN105811513A)的發(fā)明專利顯示,搭載該專利技術(shù)的無人駕駛電動車,能夠通過“智能大腦”自行進行電量管理,并通過最優(yōu)路徑找到經(jīng)過自我學(xué)習(xí)訓(xùn)練的智能充電樁,實現(xiàn)自動充電的功能。
圖:百度“無人駕駛的用電汽車、充電樁及用于其中的充電方法”發(fā)明專利技術(shù)摘要,來源:國家知識產(chǎn)權(quán)局
比如:2016年5月17日提出的名為“車輛涉水的預(yù)警方法及裝置”(公開號為CN105956527A)的發(fā)明專利顯示,搭載該專利技術(shù)的無人駕駛電動車,能夠通過車底激光測距儀、超聲波測距儀、車頂激光測距儀以及陀螺儀傳感器各自的測量結(jié)果,測量車輛前方預(yù)設(shè)距離處的積水深度,判斷所述積水深度是否超出車輛的安全深度后,做出穿越或者躲避等積水路況等智能抉擇——顯然,這是一種超越人類經(jīng)驗的機器智能。
再比如:2016年6月1日提出的名為“無人駕駛車輛防盜系統(tǒng)”(公開號為CN106043222 A)的發(fā)明專利顯示,搭載該專利技術(shù)的無人駕駛電動車,可以提供9種模式的防盜應(yīng)對方案——不僅包括自行報備位置坐標(biāo)、拍攝坐標(biāo)位置環(huán)境特征、自動智能報警,在車主發(fā)出召回指令后,無人駕駛車輛還可以依據(jù)既定目標(biāo)位置實現(xiàn)自我“回家”——這項技術(shù),基本預(yù)示著車輛盜搶險退出歷史舞臺。
還比如:2016年7 月13日提出的名為“一種高空墜物防護方法和裝置”(公開號為CN106184093A)的發(fā)明專利顯示,搭載該專利技術(shù)的無人駕駛電動車,可以自動識別高空墜物的發(fā)生、危險等級,并實現(xiàn)自動智能避險。
具體而言,它能夠識別高空墜落的是雨滴、冰雹和山石等,還是從樓體上掉落的花瓶、建筑材料和廢棄雜物等,進而實施不同防護方案——當(dāng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時,可以控制發(fā)動機瞬間開啟,以驅(qū)動移動載體向前或向后移動以躲避墜物;而當(dāng)不能通過躲避的方式躲開墜物時,則通過對安裝在車輛上方的氣囊進行充氣以進行防護。
……
02
百度的專利史,濃縮著中國自動駕駛發(fā)展史
從專利角度審視,很大程度上,迄今為止,百度在自動駕駛(無人駕駛)領(lǐng)域的研發(fā)歷史,即代表著中國自動駕駛(無人駕駛)的發(fā)展史。
這一初步結(jié)論,可以從數(shù)量與質(zhì)量兩個維度獲得印證。
【1】 全維度數(shù)量領(lǐng)先。
國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心與工信部電子知識產(chǎn)權(quán)中心2020年11月聯(lián)合發(fā)布的《2020 人工智能中國專利技術(shù)分析報告》顯示,在自動駕駛領(lǐng)域,從專利申請國內(nèi)公開數(shù)量排行來看,百度專利申請數(shù)量 1928 件,力壓各大國外企業(yè)排名首位。前十位里,還有另外3家中國公司,分別是排名第2的華為、排名第7的吉利與排名第9的騰訊。
(注:此處需要特別指出:閱讀本文涉及的第三方研究報告時應(yīng)注意,如前文所述,檢索模型不同,得出的相關(guān)技術(shù)維度專利數(shù)量不同,故而不同研究的數(shù)據(jù)存在一定差異。)
圖:自動駕駛專利申請量排名前十的公司/機構(gòu)。來源:《2020 人工智能中國專利技術(shù)分析報告》。
自動駕作為一項系統(tǒng)工程,涉及的技術(shù)范疇較為廣泛,形象來說——如第一章節(jié)所述:作為對人類駕駛習(xí)慣的模擬與替代,這項工程至少涉及感知系統(tǒng)(視覺與神經(jīng))、決策系統(tǒng)(大腦)與操作系統(tǒng)(手與腳)。
故而在這一工程里,與機器視覺相關(guān)的高清地圖、傳感器族群、端-云通訊技術(shù),與深度學(xué)習(xí)相關(guān)的數(shù)據(jù)與算法,與執(zhí)行操作相關(guān)的智能語義處理、“三電”等電子元器件架構(gòu),以及這三大環(huán)節(jié)里均不可或缺的各種專用芯片,均涉及大量的技術(shù)研發(fā),并在專利維度得以體現(xiàn)。
分解來看,百度的比較優(yōu)勢亦相對明顯——
根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展研究中心2020年12月發(fā)布的《新基建領(lǐng)域(人工智能)知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展?fàn)顩r調(diào)查研究報告》(下稱《新基建知識產(chǎn)權(quán)報告》)
◆高清智能地圖:智能地圖關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,截至2020年,專利申請量排名前三的中國企業(yè)申請人依次為百度(1433 件)、騰訊(862 件)和國家電網(wǎng)(670 件)。
圖:智能地圖技術(shù)領(lǐng)域中國企業(yè)申請人排名前十(2001-2020 年),新基建知識產(chǎn)權(quán)報告》。
◆智能視頻:智能視頻分析技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù),支撐著智能視覺平臺的應(yīng)用。該領(lǐng)域內(nèi),申請量排名前三的中國企業(yè)申請人依次為國家電網(wǎng)集團(305 件)、百度(138 件)和騰訊(99 件)。
圖:智能視頻分析技術(shù)領(lǐng)域中國企業(yè)申請人排名前八(2001-2020 年),來源:《新基建知識產(chǎn)權(quán)報告》。
◆AI算法:在人工智能算法領(lǐng)域,我國高校和科研院所有較多的專利申請,其中頭羊為中科院。在企業(yè)維度,百度以1166 件領(lǐng)銜第一,并位列中科學(xué)之后排名所有申請人的第二。
圖:人工智能算法中國主要申請人排名表(2001-2020 年),來源:《新基建知識產(chǎn)權(quán)報告》。
◆深度學(xué)習(xí):這一細分領(lǐng)域內(nèi),中國高校/科研院所表現(xiàn)搶眼,申請量占國內(nèi)申請總量的 56.1%。而在實戰(zhàn)派維度——從企業(yè)排名來看,排名前三的分別為百度(273 件)、平安科技(271 件)與騰訊(226 件)。
圖:深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域中國主要申請人排名表(2001-2020 年),來源:《新基建知識產(chǎn)權(quán)報告》。
◆大數(shù)據(jù)處理技術(shù):該領(lǐng)域申請量排名前三的中國企業(yè)申請人依次為國家電網(wǎng)(1387 件)、百度(511 件)和華為(484 件)。
圖:大數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域中國企業(yè)申請人排名前十(2001-2020 年),來源:《新基建知識產(chǎn)權(quán)報告》。
◆語音技術(shù):該領(lǐng)域發(fā)明專利申請量排名前三的中國企業(yè)依次為百度(1334 件)、華為(1024件)和騰訊(867 件)。
圖:語音技術(shù)領(lǐng)域中國發(fā)明專利申請企業(yè)排名前十(2001-2020 年),來源:《新基建知識產(chǎn)權(quán)報告》。
可見,從專利角度出發(fā),百度在自動駕駛領(lǐng)域技術(shù)的領(lǐng)先性,系建立在全技術(shù)維度的數(shù)量優(yōu)勢基礎(chǔ)上。
不過也需要指出的是,自動駕駛作為智能經(jīng)濟的一項分支,同樣受到產(chǎn)業(yè)分工理論支配,幾乎不存在一家公司100%的“軟硬一體化”可能。所以我們也能看到,在與自動駕駛車輛有關(guān)的“三電”系統(tǒng)硬件維度、“昆侖芯”代表的自動駕駛專用計算芯片之外的其他專業(yè)芯片領(lǐng)域,以及5G為核心的通訊技術(shù)上,百度的專利積累,與相應(yīng)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者存在顯著差距。
【2】全球自動駕駛領(lǐng)導(dǎo)者的含金量。
百度自動駕駛在質(zhì)量維度的領(lǐng)先性,放之于全球產(chǎn)業(yè)比較視角來看,以下這張圖能夠“一圖以括”:
這是2021年度Guidehouse自動駕駛榜單,百度位居右上第一陣營,為全球領(lǐng)導(dǎo)者。
反映在專利維度,根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)運營公共服務(wù)平臺與中國信息通信研究院2020年11月發(fā)布的《人工智能中國專利質(zhì)量研究報告》顯示:
2000 年1月1日至2020年9 月30日,人工智能領(lǐng)域中國專利主要創(chuàng)新主體包括百度、騰訊、華為、國家電網(wǎng)和阿里巴巴。對各主要創(chuàng)新主體的專利質(zhì)量進行統(tǒng)計分析、發(fā)現(xiàn),主要創(chuàng)新主體專利質(zhì)量集中在 7-8 級(注:該報告根據(jù)相關(guān)模型將專利質(zhì)量分為10級,第10級為專利質(zhì)量最高級),相對于人工智能領(lǐng)域?qū)@w集中分布在 5-6 級而言,上述公司專利質(zhì)量較高。其中,百度在較高質(zhì)量專利數(shù)量上領(lǐng)先于其他創(chuàng)新主體。
圖:人工智能領(lǐng)域主要創(chuàng)新主體專利質(zhì)量分級,來源:《人工智能中國專利質(zhì)量研究報告》
具體到自動駕駛領(lǐng)域,重點創(chuàng)新主體包括百度、福特汽車(在華專利)、東南大學(xué)、吉利汽車和北汽集團等。其中,百度在主要創(chuàng)新主體中高質(zhì)量專利數(shù)量上具有領(lǐng)先優(yōu)勢,其專利質(zhì)量集中在 7-8 級之間。福特汽車與百度公司專利質(zhì)量分布一致,但是在中國專利布局?jǐn)?shù)量較少。
圖:自動駕駛領(lǐng)域主要創(chuàng)新主體專利質(zhì)量分級,來源:《人工智能中國專利質(zhì)量研究報告》
另據(jù)前述《2020人工智能中國專利技術(shù)分析報告》研究顯示,從技術(shù)分類角度看,IPC國際專利分類中的B60W(道路車輛駕駛控制系統(tǒng))是自動駕駛領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù),分支技術(shù) B60W30(不與某一特定子系統(tǒng)的控制相關(guān)聯(lián)的道路車輛駕駛控制系統(tǒng)的使用)、B60W40(不與某一特定子系統(tǒng)的控制相關(guān)聯(lián)的道路車輛駕駛控制系統(tǒng)的駕駛參數(shù)的判斷或計算)。
在這些領(lǐng)域,全球傳統(tǒng)頭部車企——本田、豐田、博世、福特以及通用汽車等車企研究力度均較大,百度在這些技術(shù)分支具有一定的研究基礎(chǔ)。
同時,百度、騰訊以及華為等國內(nèi)企業(yè),研究方向主要集中在G06K9(數(shù)字識別)技術(shù)分支。由于百度近年來致力于自動駕駛研發(fā)和相關(guān)領(lǐng)域布局,因此在 G06K9 技術(shù)分支族群里領(lǐng)先優(yōu)勢較大。
圖:自動駕駛重點專利申請人重點分支技術(shù)布局圖,來源:《2020人工智能中國專利技術(shù)分析報告》
《2020人工智能中國專利技術(shù)分析報告》同時還指出,通過遴選自動駕駛領(lǐng)域重點專利發(fā)現(xiàn),在2010年至2020年間,在自動駕駛技術(shù)路徑上具有節(jié)點性價值的發(fā)明專利,在中國公司維度亦主要體現(xiàn)在百度以下幾件專利上:
◆在車道控制方面:百度在2015年提出的公開號為CN105260699A的專利申請,該發(fā)明技術(shù)提供一種車道線數(shù)據(jù)的處理方法及裝置,以實現(xiàn)車道線地圖數(shù)據(jù)的高效、精確識別。
◆在無人自動駕駛方面:2016年百度提出的公開號為 CN106023210A 的專利申請,該發(fā)明技術(shù)提供一種改進的無人車、無人車定位方法、裝置和系統(tǒng),解決定位誤差問題,提升高精度高穩(wěn)定性的定位結(jié)果,獲第二十屆中國專利獎銀獎。
2017 年百度提出的公開號為 CN107025642A 的專利申請,公開了基于點云數(shù)據(jù)的車輛輪廓檢測方法和裝置,方便駕駛車輛進行自動駕駛的路徑規(guī)劃和控制,獲第二十一屆中國專利獎優(yōu)秀獎。
值得一提的是,華為亦有一項專利在相關(guān)領(lǐng)域具有產(chǎn)業(yè)代表性,被這份報告所著重提及:2014年華為提出的公開號為 CN104463201A 的專利申請,該發(fā)明技術(shù)可精確識別駕駛?cè)颂幵隈{駛狀態(tài)時是否正在使用手機。
以上,從數(shù)量到質(zhì)量,迄今為止,百度的專利史,濃縮著中國自動(無人)駕駛發(fā)展史——這樣的結(jié)論,應(yīng)無異議。
不過對于百度而言,不足以因此自我滿足,在全球產(chǎn)業(yè)比較視角里,它在自動駕駛領(lǐng)域與谷歌及豐田的競爭,仍處于膠著之勢。根據(jù)我們的研究,在自動駕駛8個具體專利技術(shù)維度——機器視覺、規(guī)劃控制、駕駛員輔助系統(tǒng)、移動計算、交通報警、激光雷達、機動車輛以及復(fù)合配件——百度在全球范圍內(nèi)的領(lǐng)先優(yōu)勢目前集中在前兩維度;在后邊6個維度,全球范圍內(nèi)的專利技術(shù)領(lǐng)先者還分別屬于谷歌與豐田。
行百里路半九十里,之于百度以及它的自動駕駛同僚,在通向99.999999%安全可靠的完全自動駕駛之路上,必要永葆初心——使命所在,沒有捷徑可言。
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