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Clarivate Analytic:2017全球創新報告——進無止境 | 智庫跟蹤

1月
14
2018

2018年1月14日11時 今日科學 中國信息通信研究院CAICT

中國信息通信研究院CAICT

再不點藍字關注,機會就要飛走了哦

前言

Clarivate

Analytic(科睿唯安:湯森路透智慧財產權與科技事業部)發布了《2017全球創新報告:進無止境》,報告研究了2016年全球12個主要行業的創新活動,包括發明專利和學術論文發布現狀,研究的行業包括:航空航天與國防、汽車、生物技術、化妝品與健康、食品、飲料和菸草、家電、信息技術、醫療設備、石油和天然氣、製藥、半導體、通信。2016年全球創新活動仍保持增長,但增長步伐放緩。全球2016年發明專利數量同比增長8%,而2015年增長14%。創新由消費品(食品、菸草、釀造品、化妝品)、生命科學(生物技術、製藥)和部分高科技(航空、半導體、信息技術)所推動。2009-2016年發展趨勢表明,全球一直不懈努力,積極支持創新。

(一)簡介

人類從來沒有像現在這樣,享受如此多的機會,同時也面臨更大的威脅。

我們取得了令人難以置信的技術、醫學等的進步。而另一方面,幾十年來,我們一直在消耗地球上的自然資源,這比地球上資源再生的速度快得多。今年地球超標日是8月2日(即當年的消耗超過全年的供應量),比去年、前年和大前年都提前了幾天。我們現在需要超過1.5個地球來維持目前的消耗水平。

今天,全球人口達到75億。隨著越來越多的人因醫療、營養和食物方面的進步而更長壽,並且育齡人口增多,每天新出生人口比死亡人口多15萬以上,使全球每年的人口增長達到8000萬。預計到2050年,地球人口將達到97億。面臨的挑戰是如何找到充足的食物、清潔的水和能源來養活不斷增長的人口。

人口增長也對提供適當的醫療保健的能力產生了越來越大的影響。根據最近的一項研究,全球人口的壽命比20年前要長很多,因為傳染病和心血管疾病的死亡率已經下降。隨著壽命的延長,一些與年齡相關的健康問題也在增加,比如癌症、糖尿病和其他慢性疾病,這些為醫療設施和資源帶來了嚴重的負擔。根據英國癌症研究中心的數據,1/2的人會在人生的某個階段患上癌症。倫敦瑪麗皇后大學的Peter

Sasieni教授說,癌症主要是一種老年疾病,60%以上的癌症患者都是65歲以上的人。如果人們壽命足夠長,那麼大多數人都會在某一時間患上癌症。

人口不斷增長正使得能源需求不斷增加,到2035年世界能源消耗將增長35%。隨著化石燃料供應的減少,滿足全球能源需求將需要開發和採用更有效的太陽能、風能、水、地熱和生物能源,而通過核聚變技術產生清潔核能已經研究了幾十年,但成功應用還需要30年。

這些只是我們當今世介面臨的一些嚴峻挑戰,解決這些問題需要依靠社會行為、政府政策和經濟驅動等多方面因素推動,但科技創新和發展在為保護地球的未來提供重大進展方面作出了重要貢獻。

正如在這份報告中所探討的,人們正在研究許多創新技術來解決這些問題,其中一些方面的創新特別引人注目:

1)癌症的治療

癌症免疫療法是一種令人興奮的、相對較新的療法,它通過激發免疫系統來治療癌症,與傳統療法不同的是,傳統療法會破壞免疫系統。免疫系統具有獨特的特性,包括它的記憶能力、特異性以及它在人類生物學中的作用,因此免疫療法有可能治癒多種癌症,並能在減少副作用的情況下進行長期的治療。這是自20世紀40年代化學療法問世以來最有前途的新癌症治療方法,也是臨床研究不斷發展的領域。

2)世界糧食豐收

到2050年,地球人口預計將達到90億以上,通過提高產量和提高生產力,轉基因作物有潛力為糧食安全做出貢獻。然而,儘管有比爾和梅林達·蓋茨等基金會資助人的支持,但由於玉米和棉花等價格的暴跌,今年全球種植轉基因作物的總體面積20年來第一次有所下降。

轉基因作物的創新仍在繼續,儘管由於環境和監管方面的阻力增長速度有所放緩。像孟山都和杜邦先鋒等關鍵廠商仍在繼續開發新的生物技術,例如,在孟山都公司生產的新轉基因植物細胞中,有一種具有增強耐寒性的新轉基因植物,杜邦先鋒還通過重組DNA,增加擬南芥和玉米等植物的耐旱性。

3)靈活利用太陽能

傳統的太陽能電池板昂貴、體積龐大、易碎、堅硬,而太陽能塗料,也稱太陽能油漆,是我們今天在屋頂上看到的矽平板的全新替代品。新興的突破性技術提供了一種低成本的利用太陽能的方法,其應用範圍更廣。人們可以將太陽能塗料應用於各種表面,例如建築物、屋頂和車輛的兩側,使太陽能轉化為電能的效率與傳統太陽能電池板相當。

4)利用碳化物獲取清潔的水

今天,數以百萬計的人沒有現成的清潔飲用水,到2025年,12億人的飲用水都將變得稀缺,而從海水中去除鹽分的實用、普遍的處理方法將會解決這一問題。曼徹斯特大學的科學家們已經開發出一種方法,用一種簡單的石墨烯膜來進行海水淡化,這種方法可以讓水分子通過,但可以阻止像氯化鈉這樣的溶質分子的通過。氧化石墨烯篩前景看好,它可以高效地過濾鹽,目前將對現有的海水淡化膜進行測試。

(二)全球創新狀況概述

1)創新增長步伐放緩

雖然全球創新活動仍保持增長,但增長步伐放緩,全球2016年發明專利數量同比增長8%,而2015年增長14%,2011-2015年五年平均增長12%,其中主要原因是由於中國專利申請增長放緩(中國目前在全球每10項專利發明中占據了6個以上)。2015到2016年間,中國發明專利增長率為9%,遠遠低於2014到

2015年間的25%,這可能是因為中國經濟增長速度放緩,以及研發投資增幅相應放緩。

不過,2009-2016年全球總體發展趨勢表明,全球一直積極和堅定的支持創新。

2)研究和創新

在創新的生命周期中,探索是發展的基石。科學研究和教育是創新的開始,但僅有這些是不夠的。將新創意轉化為商業上成功的新型服務和產品的過程是由企業家推動的,並依賴於投資回報,這種回報可從專利中獲得。分析表明,科學和學術研究通常先於發現和保護創新權利數年。為了更全面地了解科技的發展水平,分析科學文獻中所體現的學術研究的發展和趨勢也很重要。

就具體行業而言,創新是由消費品(食品、菸草、釀造品、化妝品)、生命科學(生物技術、製藥)和部分高科技(航空、半導體、信息技術)所驅動的。回眸過去的十年,對相關的12個創新領域進行研究表明,前幾年的全球經濟危機造成的低迷過後,全球科技創新已經恢復了強勁增長,至於2016年下降明顯,這可能反映了最近發展的不確定性和研究經費增長的放緩。

● 航空航天與國防

航空航天和國防領域的創新繼續健康發展,2016年專利增長13%(去年為15%),科技論文增長26%,增長主要是由結構和系統(17%)、太空飛行器和衛星技術(16%)和先進材料(12%)方面驅動的。這些子行業的創新實例包括:製造用於航空太空飛行器的陶瓷基體複合製品的方法;一種用於航空飛行的太空梭,它具有從太空飛行到飛行器航空飛行階段的機動百葉窗和用於航空航天應用的新型連續碳纖維增強聚合物基質複合材料(大連理工大學)。

全球市場發展和規模經濟使航空航天和國防產業具有國際影響力,排名前10位的創新者來自6個國家(中國、美國、法國、韓國、英國和日本)。今年的頂尖機構來自中國,包括中國航空工業集團公司(AVIC),該公司目前的主要目標是開發國內的軍用技術,但未來將與空客和波音在民用航空領域展開競爭。儘管勞斯萊斯最近陷入困境,但它今年仍躋身前十名,展示了其創新的決心。

美國在航空航天領域的學術研究影響方面領先,排名前十的機構中美國有六家,剩下的是三個歐洲和一個中國的機構,這再次展示了航空航天研究和發展的國際化特性。

● 汽車

與2015年相比,2016年的汽車發明專利增長了7%。所有的子行業(娛樂系統)也都實現了增長,其中在替代動力汽車(13%)、轉向系統(10%)和導航系統(9%)上發明專利實現的增幅最大。汽車行業關注的重點是開發更清潔的低排放、混合動力、電力和燃料電池。

2016年汽車領域的創新來自全球多個國家,前10名中有5家來自亞洲,3家來自德國,2家來自美國。日本的豐田汽車再次占據榜首,其它去年排名前五的公司中,現代汽車(韓國)、博世(德國)和Desno(日本)仍處於前五的位置,而福特(美國)則取代了本田(日本)去年的位置。中國汽車製造商北汽控股和德國大眾集團分別在排在第6和第10位,他們均是首次躋身前10,戴姆勒(德國)和通用(美國)分別排在第8和第9位。

在替代動力汽車創新方面,日本的豐田汽車在這一領域的表現幾乎是其他創新者的3倍,2012-2016年共有超過9000項發明專利,而緊隨其後的是現代公司,擁有3373項發明專利。在歐洲,德國和法國兩國機構2016年再次包攬了替代動力汽車專利數領先的前10名,德國在10個席位中占據了7個。美國占據了北美所有前10名,福特和通用在榜首交換了位置。

在汽車領域發表科技論文數量最多的10家機構包括企業和學術機構。汽車技術的科學研究以美國為中心,排名前10的公司中美國有5家。4個歐洲機構分別在德國(2個)、法國和義大利(各1個)。亞洲則只有印度理工學院一個代表。

● 生物技術

生物技術創新活動經過了去年的減少後重回正軌,專利比2015年增長了22%。所有的子行業都表現出良好的增長,特別是對疾病的診斷、一般的生物技術和藥物發現。

中國和美國在生物科技創新領域處於世界前列,分別有4個和3個機構位居全球前10位。中國農業科學院作物科學研究所(CAAS)排名榜首,其創新的很大一部分涉及用於增強對作物疾病檢測的DNA擴增方法。另外,全球前10位中還有三家分屬法國、韓國和瑞士,各有1個機構。

全球10大生物技術創新者中,有7家是大學或者研究機構。亞洲和北美地區癌症治療創新方面的領先機構也保持同樣的格局,不過在歐洲的10大癌症治療創新者中,有7家是私營企業。

生物技術的科學和學術研究成果仍在繼續增長,不過增長率從三年前的10%下降到去年的2%。

美國生物技術科學和學術研究成果再次領先,在全球前10大機構中擁有8個。剩下的兩家來自歐洲,其中一家總部位於英國,另一家位於德國。美國布羅德研究所再次以最具影響力的研究占據了領先位置,而麻省理工學院從去年的第三名重新升至第二名。

● 化妝品和健康

在去年適度增長的基礎上,今年的化妝品和健康方面的創新在專利和科學研究方面分別增長了23%和18%。

皮膚相關技術是最大的子行業,創新專利占24%(儘管香水和止汗劑子行業增長較快,但仍只占整體技術領域的4%)。皮膚相關技術主要包括新的化妝品成分、肥皂、面膜和皮膚狀況的治療(所謂的藥妝),但今年在化妝品和健康領域中,傳統中藥的應用明顯增多。

歐萊雅重新成為了這一領域的全球最活躍的創新者,而去年領先的LG今年跌至第四。化妝品業務發展具有全球性,創新機構前10名包括了來自日本(2)、韓國(2)、中國(2)、法國、德國、印度和美國等多個國家的機構。在化妝品子行業,歐萊雅同樣領先,發明專利數量(1511)幾乎是第二名寶潔(333)的五倍。

法國憑藉國家科學研究中心(CNRS),在與化妝品相關的科學研究方面占據了榜首位置。法國在這一領域的突出地位是學術界和業界合作的結果,在這個領域中,CNRS集團與歐萊雅共同擁有多項專利,而且歐萊雅資助了在科學和學術研究文獻中報導的大量研究項目。

● 食品、飲料和菸草

食品、飲料和菸草行業發明專利除了轉基因材料創新(包括生物技術領域的轉基因作物和生物工程發明),還涵蓋產品製造和合成方面的創新。

該行業今年專利與2015年相比增長了39%,2016年增加了約1萬項發明專利。今年,科學和學術研究論文也在穩步增長。專利數增長最多的是釀酒領域,今年的發明專利量比去年增加了一倍多。除肉類外,其他所有的子行業都出現了溫和的增長,而肉類行業出現了小幅下滑。

今年全球排名前10的最有活力的創新者,再次全部來自中國,除了美國的菲利普·莫里斯一個例外。在釀造創新方面,中國再次引領世界,成為全球四大最活躍的釀酒創新者的發源地:江南大學(329項發明專利)、哈爾濱山寶酒產業(178項發明專利)、湖北科技大學(131項發明專利)和農業食品科學技術研究所(119項發明專利)。在全球範圍內,從加拿大、美國到西班牙(3家機構)、葡萄牙(2家機構)、中國和沙烏地阿拉伯,都發現了最具影響力的食品科學研究機構。2016年,阿卜杜拉齊茲國王大學是世界上排名最高的阿拉伯大學。

● 家用電器

與2015年相比,2016年發明專利數量增加了1500項,家用電器行業的創新增長僅為2%。這與去年研究中21%的強勁增長形成了鮮明對比。

創新的放緩也出現在子行業,家庭清潔和洗衣子行業的增長速度最快的僅為10%(家居清潔)和8%(洗衣設備)子行業,而供暖/空調(2%)、人類保健(負3%)和廚電創新(負3%)方面的增長較低或出現負增長。在過去的六年里,家電行業的年增長率穩定在15%以上,但2016年增速減緩。2015年家庭廚電市場規模為628.7億美元,預計未來10年將繼續增長。

在全球領先的10家創新企業中,有9家來自亞洲,唯一的例外是德國的博西威。排名前三甲與去年一樣,分別是美的、格力和海爾,它們都來自中國。

在廚電行業中,最多產的創新者仍然是美的,2016年的發明專利數比排名第二的創新者博西威多出三倍。與去年相比,該行業排名前10位的科學研究機構中,只有3家來自亞洲,大多數(4)來自美國,剩下的來自義大利、法國和西班牙。

● 信息技術

在這項研究中分析的12個行業中,信息技術仍然是最大的,在2016年的創新中占了三分之一,發明專利數量略低於50萬項。該行業仍在以15%的速度繼續增長,去年的增幅為13%。

在全球範圍內,2016年IT行業專利數排名前10的機構中有8個來自亞洲,其中大多數來自中國(4個),其他來自韓國(2個)和日本(2個)。美國的IBM和谷歌也位列前10,儘管IBM今年從第四名躍升至第二位,但仍無法撼動中國國家電網公司(SGCC)的榜首位置。

目前,智能電網的電力分配主要依賴於信息傳輸、控制和監控系統,以確保連續提供電力,高效分配電力資源。SGCC的創新系統主要集中於這些方面並支持IT技術。到目前為止,計算是最活躍的子行業,占IT整體活動的83%。多年來,摩爾定律推動了計算能力的創新。傳統矽材料的使用接近物理極限,但並不意味著發展停滯,在晶片的新材料和定義計算本身的新方法的研究和創新正在進行中,比如更智能的軟體,通過利用雲資源來實現更強的計算能力。

在智能媒體方面,三星(Samsung)與去年類似,繼續遙遙領先,它的發明專利數量是排名第二的SGCC的兩倍多。德國捷德公司在歐洲領先,而美國的領先者是高通,去年的美國領先者SanDisk降至第四名。歐洲和美國的整體活動遠低於亞洲。

今年計算機科學最具影響力的科學和學術研究機構來自德國:歐洲分子生物學實驗室(EMBL)。這主要是由於實驗室在生物信息學方面引用較高的論文,生物信息學是計算機科學領域的一個重要領域。

● 醫療設備

在經歷了去年創紀錄的增長率之後,醫療設備創新的步伐再次放緩至2014年的水平,2016年的增長率僅為3%。所有的子行業都顯示出類似的減速到個位數的增長,在醫療救助和口服藥行業則呈現了輕微下降:-0.49%。

然而,與2015年相比,2016年醫療設備學術論文的數量增長了8%,科學和學術研究繼續快速發展。隨著越來越多的法律障礙和醫院的整合,未來收入增長將比以前減慢。在這個充滿挑戰的環境中,行業還將繼續資助研究。目前,該行業將平均收入的7%用於研發支出,這比大多數行業都要高。

在收購了Covidien之後,美敦力公司現在是全球醫療設備的創新的領先者。然而,全球前10名創新機構中,亞洲表現最佳,有三家來自日本(奧林巴斯、佳能和Terumo),兩家來自中國(第四軍醫大學和深圳醫院),還有一家來自韓國(三星),而歐洲和北美各占兩個。

在診斷外科設備領域,日本在亞洲排名前10位的創新機構中占8位,顯示了日本在這一領域的實力,其他兩個是韓國的三星和中國的第四軍醫大學。德國是歐洲最具優勢的領導者,在前10大公司中有6家,美國在北美具有領先位置,美敦力位居榜首,緊隨其後的是通用電氣和波士頓科技公司。

在排名前10的醫療設備科研機構中,只有6家來自美國,去年他們在這一領域獨占了10個席位。哈佛大學位列榜首,緊隨其後的是加州大學和美國食品藥物管理局。其餘的四個則是三家法國機構(CNRS、APHP和Inserm)和英國(倫敦大學)。儘管日本在創新方面的地位突出,但在全球最多產的10個學術研究機構中,日本的缺席再次引人注目。

● 石油和天然氣

石油和天然氣行業在創新方面繼續表現出長期投資的趨勢,專利總數連續第7年增加,儘管速度較慢,今年同比增長了4%,而去年同期只有14%。最大的子行業,占行業總體的62%的勘探、鑽井和生產,僅增長了2%。燃料和其他產品(第二大子行業)今年繼續呈現7%的合理增長,去年為9%。

全球石油和天然氣創新中心仍在中國,中石化和中石油今年位居前兩名。另外三家中國公司分別名列第五、第七和第八,前10名的其它公司來自美國(哈里伯頓、斯倫貝謝和貝克休斯)、日本(豐田)和總部位於英國/荷蘭的殼牌公司。

在勘探、鑽井和生產領域,中國在亞洲的前10名中占據了9個,中石油、和中石化兩大巨頭,加上中國海洋石油公司,位居前三名。韓國的大宇造船與船舶工程有限公司占據了前10名里剩下的一個位置。

歐洲和中東地區的前10名來自多個國家,俄羅斯的Tatneft位居榜首。緊隨其後的是另一家俄羅斯公司俄羅斯天然氣工業股份公司(Gazprom)、沙烏地阿拉伯的兩家公司沙特阿美(Saudi

Aramco)和沙特基礎工業公司(SABIC)、兩家法國公司(IFP和Total),其餘的還有來自英國/荷蘭(殼牌)、挪威(挪威國家石油公司)和丹麥(Welltec)。哈里伯頓公司是美國油氣勘探、鑽井和生產領域的領軍企業,也是全球第三大石油天然氣公司。

美國能源部是石油和天然氣領域最有影響力的學術研究機構,緊隨其後的是史丹福大學和倫敦帝國理工學院。

● 製藥

自2011年以來,製藥行業專利數一直呈持續增長態勢,增長水平從去年的4%上升到了今年的20%。有機產品是最大的子行業,增長尤其強勁,在製藥行業占65%的份額。這反映了我們在思考"後抗生素時代"時對抗生素的新關注。

相比之下,非有機產品在專利創新方面的年增長率為負16%。這一領域包括使用無機材料作為收斂劑和抗微生物劑,以及作為鎮痛和癌症治療的化合物和製劑。

全球排名前10位的製藥創新者中,有6位來自中國,均為學術機構。羅氏和Abbvie是唯一出現在這裡的兩家企業。

在雜環化合物領域,默克與羅氏在2012 - 2016年中分別有781項和651項發明專利,超過了有560項發明專利的亞洲第一名中國藥科大學。亞洲的前10名中有9個是學術機構,與之形成鮮明對比的是,20個美國和歐洲的組織中有18個來自於企業界。

在製藥領域,英國在世界最具影響力的科學研究機構中領先,鄧迪大學擊敗了麻省理工學院,成為了世界上最具影響力的科學研究機構。

● 半導體

很難想像沒有半導體的生活會是什麼樣子。桌上型電腦、網際網路、平板電腦、智慧型手機以及其他使通訊變得如此便捷的產品,都依賴於半導體技術。半導體的創新已經出現了很長一段時間,第一批專利出現在上世紀50年代。

在過去的7年里,半導體專利創新已經達到頂峰,但是今年的增長率還是達到了6%,比去年同期增長了3%。增長最快是內存、薄膜和混合電路領域,今年增長了19%。這一領域包括太陽能塗料技術。

三星和LG在全球半導體創新領域占據領先地位,剩下的8個機構中,有6個屬於亞洲,包括京東方、深圳中國之星、上海半導體製造、台灣半導體製造、日本東芝和韓國SK海力士。來自美國的IBM和GlobalFoundries也進入了前10名。

半導體材料和工藝行業中三星居於領先地位,發明專利數量比排名第二的台灣半導體製造公司多26%。日本在這一子行業的前10名中擁有4個,在亞洲處於領先地位,之後是韓國(3個,包括三星)、中國大陸(2)和中國台灣(1)

歐洲最領先的是英飛凌科技公司,2012-2016年在這一領域中有1858項發明專利。德國在歐洲排名前十的機構中數量最多,有6家機構(包括英飛凌),其次是法國(CEA和Soitec)、瑞士(意法半導體)和荷蘭(ASML)。

北美領跑者是IBM,它的發明專利數量是第二名Global Foundries的兩倍,北美剩下的8個機構也都來自美國。

半導體行業中最領先的科研機構是中國科學院。這是今年前10名中唯一的中國大陸機構,前10名的分布來自全球多個國家,其餘的來自日本(3家)、法國、俄羅斯、新加坡、中國台灣、英國和美國。

● 電信

儘管科技行業的發展日新月異,但電信行業的專利申請在三年內第三次放緩,增長僅為0.5%。在最大的子行業,數據傳輸網絡和行動電話領域,增長分別為7%和3%,不足以抵消其餘6個子行業中5個的萎縮。

數據傳輸的驅動力主要是由於大數據和物聯網的迅速發展,使得世界各地產生和傳輸的信息量迅猛增長。2011年科學雜誌的一篇論文研究表明,今天的全球傳輸容量超過了400EB,高於2000年的2.2EB和2007年的65EB。數據流量的急劇增長需要更強大的傳輸網絡,電信行業的創新者正積極致力於解決這一問題。

亞洲在全球十大電信創新者中的主導地位不及半導體行業,在前10名中只有6家(來自中國的中興、華為、SGCC和Oppo,以及來自韓國的三星和LG)。剩下的四家公司來自美國(高通、英特爾和IBM)和瑞典(愛立信)。

在行動電話領域,EMEA(歐洲、中東和非洲)地區中北歐國家占很重要的地位,主要領先者是諾基亞和愛立信。在亞洲,行動電話領域的主導仍是三星,三星2012-2016年的發明專利比其最接近的競爭對手LG多36%。在北美,高通公司在2012 - 2016年總共有7336個行動電話領域發明專利。

在學術研究中,萊斯大學是最具影響力的研究機構,排名前十的科研機構中有九個位於美國。唯一剩下的亞洲代表是新加坡科技大學。

內容框架

(一)方法

(二)簡介

(三)創新狀況概述

1)航空航天與國防

2)汽車

3)生物技術

4)化妝品和健康

5)食品,飲料和菸草

6)家用電器

7)信息技術

8)醫療設備

9)石油和天然氣

10)製藥

11)半導體

12)電信

關鍵圖表

圖1 全球12個行業的創新產出(2009-2016)

圖2 全球12個創新領域的科研成果(2006-2016)

圖3 全球IT領域十大創新企業(2016)

本內容僅供研究參考,嚴禁用於商業用途。

校 審 | 陳立娜 賀璐婷

編 輯 | 路凌霄

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