Clarivate Analytic：2017全球创新报告——进无止境 | 智库跟踪

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前言

Clarivate Analytic（科睿唯安：汤森路透知识产权与科技事业部）发布了《2017全球创新报告:进无止境》，报告研究了2016年全球12个主要行业的创新活动，包括发明专利和学术论文发布现状，研究的行业包括：航空航天与国防、汽车、生物技术、化妆品与健康、食品、饮料和烟草、家电、信息技术、医疗设备、石油和天然气、制药、半导体、通信。2016年全球创新活动仍保持增长，但增长步伐放缓。全球2016年发明专利数量同比增长8%，而2015年增长14%。创新由消费品（食品、烟草、酿造品、化妆品）、生命科学（生物技术、制药）和部分高科技（航空、半导体、信息技术）所推动。2009-2016年发展趋势表明，全球一直不懈努力，积极支持创新。

（一）简介

人类从来没有像现在这样，享受如此多的机会，同时也面临更大的威胁。

我们取得了令人难以置信的技术、医学等的进步。而另一方面，几十年来，我们一直在消耗地球上的自然资源，这比地球上资源再生的速度快得多。今年地球超标日是8月2日（即当年的消耗超过全年的供应量），比去年、前年和大前年都提前了几天。我们现在需要超过1.5个地球来维持目前的消耗水平。

今天，全球人口达到75亿。随着越来越多的人因医疗、营养和食物方面的进步而更长寿，并且育龄人口增多，每天新出生人口比死亡人口多15万以上，使全球每年的人口增长达到8000万。预计到2050年，地球人口将达到97亿。面临的挑战是如何找到充足的食物、清洁的水和能源来养活不断增长的人口。

 人口增长也对提供适当的医疗保健的能力产生了越来越大的影响。根据最近的一项研究，全球人口的寿命比20年前要长很多，因为传染病和心血管疾病的死亡率已经下降。随着寿命的延长，一些与年龄相关的健康问题也在增加，比如癌症、糖尿病和其他慢性疾病，这些为医疗设施和资源带来了严重的负担。根据英国癌症研究中心的数据，1/2的人会在人生的某个阶段患上癌症。伦敦玛丽皇后大学的Peter Sasieni教授说，癌症主要是一种老年疾病，60%以上的癌症患者都是65岁以上的人。如果人们寿命足够长，那么大多数人都会在某一时间患上癌症。

人口不断增长正使得能源需求不断增加，到2035年世界能源消耗将增长35%。随着化石燃料供应的减少，满足全球能源需求将需要开发和采用更有效的太阳能、风能、水、地热和生物能源，而通过核聚变技术产生清洁核能已经研究了几十年，但成功应用还需要30年。

这些只是我们当今世界面临的一些严峻挑战，解决这些问题需要依靠社会行为、政府政策和经济驱动等多方面因素推动，但科技创新和发展在为保护地球的未来提供重大进展方面作出了重要贡献。

 正如在这份报告中所探讨的，人们正在研究许多创新技术来解决这些问题，其中一些方面的创新特别引人注目：

1）癌症的治疗

癌症免疫疗法是一种令人兴奋的、相对较新的疗法，它通过激发免疫系统来治疗癌症，与传统疗法不同的是，传统疗法会破坏免疫系统。免疫系统具有独特的特性，包括它的记忆能力、特异性以及它在人类生物学中的作用，因此免疫疗法有可能治愈多种癌症，并能在减少副作用的情况下进行长期的治疗。这是自20世纪40年代化学疗法问世以来最有前途的新癌症治疗方法，也是临床研究不断发展的领域。

2）世界粮食丰收

到2050年，地球人口预计将达到90亿以上，通过提高产量和提高生产力，转基因作物有潜力为粮食安全做出贡献。然而，尽管有比尔和梅林达·盖茨等基金会资助人的支持，但由于玉米和棉花等价格的暴跌，今年全球种植转基因作物的总体面积20年来第一次有所下降。

转基因作物的创新仍在继续，尽管由于环境和监管方面的阻力增长速度有所放缓。像孟山都和杜邦先锋等关键厂商仍在继续开发新的生物技术，例如，在孟山都公司生产的新转基因植物细胞中，有一种具有增强耐寒性的新转基因植物，杜邦先锋还通过重组DNA，增加拟南芥和玉米等植物的耐旱性。

3）灵活利用太阳能

传统的太阳能电池板昂贵、体积庞大、易碎、坚硬，而太阳能涂料，也称太阳能油漆，是我们今天在屋顶上看到的硅平板的全新替代品。新兴的突破性技术提供了一种低成本的利用太阳能的方法，其应用范围更广。人们可以将太阳能涂料应用于各种表面，例如建筑物、屋顶和车辆的两侧，使太阳能转化为电能的效率与传统太阳能电池板相当。

4）利用碳化物获取清洁的水

今天，数以百万计的人没有现成的清洁饮用水，到2025年，12亿人的饮用水都将变得稀缺，而从海水中去除盐分的实用、普遍的处理方法将会解决这一问题。曼彻斯特大学的科学家们已经开发出一种方法，用一种简单的石墨烯膜来进行海水淡化，这种方法可以让水分子通过，但可以阻止像氯化钠这样的溶质分子的通过。氧化石墨烯筛前景看好，它可以高效地过滤盐，目前将对现有的海水淡化膜进行测试。

（二）全球创新状况概述

1）创新增长步伐放缓

虽然全球创新活动仍保持增长，但增长步伐放缓，全球2016年发明专利数量同比增长8%，而2015年增长14%，2011-2015年五年平均增长12%，其中主要原因是由于中国专利申请增长放缓（中国目前在全球每10项专利发明中占据了6个以上）。2015到2016年间，中国发明专利增长率为9%，远远低于2014到 2015年间的25%，这可能是因为中国经济增长速度放缓，以及研发投资增幅相应放缓。

不过，2009-2016年全球总体发展趋势表明，全球一直积极和坚定的支持创新。

2）研究和创新

在创新的生命周期中，探索是发展的基石。科学研究和教育是创新的开始，但仅有这些是不够的。将新创意转化为商业上成功的新型服务和产品的过程是由企业家推动的，并依赖于投资回报，这种回报可从专利中获得。分析表明，科学和学术研究通常先于发现和保护创新权利数年。为了更全面地了解科技的发展水平，分析科学文献中所体现的学术研究的发展和趋势也很重要。

就具体行业而言，创新是由消费品（食品、烟草、酿造品、化妆品）、生命科学（生物技术、制药）和部分高科技（航空、半导体、信息技术）所驱动的。回眸过去的十年，对相关的12个创新领域进行研究表明，前几年的全球经济危机造成的低迷过后，全球科技创新已经恢复了强劲增长，至于2016年下降明显，这可能反映了最近发展的不确定性和研究经费增长的放缓。

● 航空航天与国防

航空航天和国防领域的创新继续健康发展，2016年专利增长13%（去年为15%），科技论文增长26%，增长主要是由结构和系统（17％）、航天器和卫星技术（16％）和先进材料（12％）方面驱动的。这些子行业的创新实例包括：制造用于航空航天器的陶瓷基体复合制品的方法；一种用于航空飞行的航天飞机，它具有从太空飞行到飞行器航空飞行阶段的机动百叶窗和用于航空航天应用的新型连续碳纤维增强聚合物基质复合材料（大连理工大学）。

全球市场发展和规模经济使航空航天和国防产业具有国际影响力，排名前10位的创新者来自6个国家（中国、美国、法国、韩国、英国和日本）。今年的顶尖机构来自中国，包括中国航空工业集团公司（AVIC），该公司目前的主要目标是开发国内的军用技术，但未来将与空客和波音在民用航空领域展开竞争。尽管劳斯莱斯最近陷入困境，但它今年仍跻身前十名，展示了其创新的决心。

美国在航空航天领域的学术研究影响方面领先，排名前十的机构中美国有六家，剩下的是三个欧洲和一个中国的机构，这再次展示了航空航天研究和发展的国际化特性。

● 汽车

与2015年相比，2016年的汽车发明专利增长了7%。所有的子行业（娱乐系统）也都实现了增长，其中在替代动力汽车（13%）、转向系统（10%）和导航系统（9%）上发明专利实现的增幅最大。汽车行业关注的重点是开发更清洁的低排放、混合动力、电力和燃料电池。

2016年汽车领域的创新来自全球多个国家，前10名中有5家来自亚洲，3家来自德国，2家来自美国。日本的丰田汽车再次占据榜首，其它去年排名前五的公司中，现代汽车（韩国）、博世（德国）和Desno（日本）仍处于前五的位置，而福特（美国）则取代了本田（日本）去年的位置。中国汽车制造商北汽控股和德国大众集团分别在排在第6和第10位，他们均是首次跻身前10，戴姆勒（德国）和通用（美国）分别排在第8和第9位。

在替代动力汽车创新方面，日本的丰田汽车在这一领域的表现几乎是其他创新者的3倍，2012-2016年共有超过9000项发明专利，而紧随其后的是现代公司，拥有3373项发明专利。在欧洲，德国和法国两国机构2016年再次包揽了替代动力汽车专利数领先的前10名，德国在10个席位中占据了7个。美国占据了北美所有前10名，福特和通用在榜首交换了位置。

在汽车领域发表科技论文数量最多的10家机构包括企业和学术机构。汽车技术的科学研究以美国为中心，排名前10的公司中美国有5家。4个欧洲机构分别在德国（2个）、法国和意大利（各1个）。亚洲则只有印度理工学院一个代表。

● 生物技术

生物技术创新活动经过了去年的减少后重回正轨，专利比2015年增长了22%。所有的子行业都表现出良好的增长，特别是对疾病的诊断、一般的生物技术和药物发现。

中国和美国在生物科技创新领域处于世界前列，分别有4个和3个机构位居全球前10位。中国农业科学院作物科学研究所（CAAS）排名榜首，其创新的很大一部分涉及用于增强对作物疾病检测的DNA扩增方法。另外，全球前10位中还有三家分属法国、韩国和瑞士，各有1个机构。

全球10大生物技术创新者中，有7家是大学或者研究机构。亚洲和北美地区癌症治疗创新方面的领先机构也保持同样的格局，不过在欧洲的10大癌症治疗创新者中，有7家是私营企业。

生物技术的科学和学术研究成果仍在继续增长，不过增长率从三年前的10%下降到去年的2%。

美国生物技术科学和学术研究成果再次领先，在全球前10大机构中拥有8个。剩下的两家来自欧洲，其中一家总部位于英国，另一家位于德国。美国布罗德研究所再次以最具影响力的研究占据了领先位置，而麻省理工学院从去年的第三名重新升至第二名。

● 化妆品和健康

在去年适度增长的基础上，今年的化妆品和健康方面的创新在专利和科学研究方面分别增长了23%和18%。

皮肤相关技术是最大的子行业，创新专利占24％（尽管香水和止汗剂子行业增长较快，但仍只占整体技术领域的4％）。皮肤相关技术主要包括新的化妆品成分、肥皂、面膜和皮肤状况的治疗（所谓的药妆），但今年在化妆品和健康领域中，传统中药的应用明显增多。

欧莱雅重新成为了这一领域的全球最活跃的创新者，而去年领先的LG今年跌至第四。化妆品业务发展具有全球性，创新机构前10名包括了来自日本（2）、韩国（2）、中国（2）、法国、德国、印度和美国等多个国家的机构。在化妆品子行业，欧莱雅同样领先，发明专利数量（1511）几乎是第二名宝洁（333）的五倍。

法国凭借国家科学研究中心（CNRS），在与化妆品相关的科学研究方面占据了榜首位置。法国在这一领域的突出地位是学术界和业界合作的结果，在这个领域中，CNRS集团与欧莱雅共同拥有多项专利，而且欧莱雅资助了在科学和学术研究文献中报道的大量研究项目。

● 食品、饮料和烟草

食品、饮料和烟草行业发明专利除了转基因材料创新（包括生物技术领域的转基因作物和生物工程发明），还涵盖产品制造和合成方面的创新。

该行业今年专利与2015年相比增长了39%，2016年增加了约1万项发明专利。今年，科学和学术研究论文也在稳步增长。专利数增长最多的是酿酒领域，今年的发明专利量比去年增加了一倍多。除肉类外，其他所有的子行业都出现了温和的增长，而肉类行业出现了小幅下滑。

今年全球排名前10的最有活力的创新者，再次全部来自中国，除了美国的菲利普·莫里斯一个例外。在酿造创新方面，中国再次引领世界，成为全球四大最活跃的酿酒创新者的发源地：江南大学（329项发明专利）、哈尔滨山宝酒产业（178项发明专利）、湖北科技大学（131项发明专利）和农业食品科学技术研究所（119项发明专利）。在全球范围内，从加拿大、美国到西班牙（3家机构）、葡萄牙（2家机构）、中国和沙特阿拉伯，都发现了最具影响力的食品科学研究机构。2016年，阿卜杜拉齐兹国王大学是世界上排名最高的阿拉伯大学。

● 家用电器

与2015年相比，2016年发明专利数量增加了1500项，家用电器行业的创新增长仅为2%。这与去年研究中21%的强劲增长形成了鲜明对比。

创新的放缓也出现在子行业，家庭清洁和洗衣子行业的增长速度最快的仅为10%（家居清洁）和8%（洗衣设备）子行业，而供暖/空调（2%）、人类保健（负3%）和厨电创新（负3%）方面的增长较低或出现负增长。在过去的六年里，家电行业的年增长率稳定在15%以上，但2016年增速减缓。2015年家庭厨电市场规模为628.7亿美元，预计未来10年将继续增长。

在全球领先的10家创新企业中，有9家来自亚洲，唯一的例外是德国的博西威。排名前三甲与去年一样，分别是美的、格力和海尔，它们都来自中国。

在厨电行业中，最多产的创新者仍然是美的，2016年的发明专利数比排名第二的创新者博西威多出三倍。与去年相比，该行业排名前10位的科学研究机构中，只有3家来自亚洲，大多数（4）来自美国，剩下的来自意大利、法国和西班牙。

● 信息技术

在这项研究中分析的12个行业中，信息技术仍然是最大的，在2016年的创新中占了三分之一，发明专利数量略低于50万项。该行业仍在以15%的速度继续增长，去年的增幅为13%。

在全球范围内，2016年IT行业专利数排名前10的机构中有8个来自亚洲，其中大多数来自中国（4个），其他来自韩国（2个）和日本（2个）。美国的IBM和谷歌也位列前10，尽管IBM今年从第四名跃升至第二位，但仍无法撼动中国国家电网公司（SGCC）的榜首位置。

目前，智能电网的电力分配主要依赖于信息传输、控制和监控系统，以确保连续提供电力，高效分配电力资源。SGCC的创新系统主要集中于这些方面并支持IT技术。到目前为止，计算是最活跃的子行业，占IT整体活动的83%。多年来，摩尔定律推动了计算能力的创新。传统硅材料的使用接近物理极限，但并不意味着发展停滞，在芯片的新材料和定义计算本身的新方法的研究和创新正在进行中，比如更智能的软件，通过利用云资源来实现更强的计算能力。

在智能媒体方面，三星（Samsung）与去年类似，继续遥遥领先，它的发明专利数量是排名第二的SGCC的两倍多。德国捷德公司在欧洲领先，而美国的领先者是高通，去年的美国领先者SanDisk降至第四名。欧洲和美国的整体活动远低于亚洲。

今年计算机科学最具影响力的科学和学术研究机构来自德国：欧洲分子生物学实验室（EMBL）。这主要是由于实验室在生物信息学方面引用较高的论文，生物信息学是计算机科学领域的一个重要领域。

● 医疗设备

在经历了去年创纪录的增长率之后，医疗设备创新的步伐再次放缓至2014年的水平，2016年的增长率仅为3%。所有的子行业都显示出类似的减速到个位数的增长，在医疗救助和口服药行业则呈现了轻微下降：-0.49%。

然而，与2015年相比，2016年医疗设备学术论文的数量增长了8%，科学和学术研究继续快速发展。随着越来越多的法律障碍和医院的整合，未来收入增长将比以前减慢。在这个充满挑战的环境中，行业还将继续资助研究。目前，该行业将平均收入的7%用于研发支出，这比大多数行业都要高。

在收购了Covidien之后，美敦力公司现在是全球医疗设备的创新的领先者。然而，全球前10名创新机构中，亚洲表现最佳，有三家来自日本（奥林巴斯、佳能和Terumo），两家来自中国（第四军医大学和深圳医院），还有一家来自韩国（三星），而欧洲和北美各占两个。

在诊断外科设备领域，日本在亚洲排名前10位的创新机构中占8位，显示了日本在这一领域的实力，其他两个是韩国的三星和中国的第四军医大学。德国是欧洲最具优势的领导者，在前10大公司中有6家，美国在北美具有领先位置，美敦力位居榜首，紧随其后的是通用电气和波士顿科技公司。

在排名前10的医疗设备科研机构中，只有6家来自美国，去年他们在这一领域独占了10个席位。哈佛大学位列榜首，紧随其后的是加州大学和美国食品药物管理局。其余的四个则是三家法国机构（CNRS、APHP和Inserm）和英国（伦敦大学）。尽管日本在创新方面的地位突出，但在全球最多产的10个学术研究机构中，日本的缺席再次引人注目。

● 石油和天然气

石油和天然气行业在创新方面继续表现出长期投资的趋势，专利总数连续第7年增加，尽管速度较慢，今年同比增长了4%，而去年同期只有14%。最大的子行业，占行业总体的62%的勘探、钻井和生产，仅增长了2%。燃料和其他产品（第二大子行业）今年继续呈现7%的合理增长，去年为9%。

全球石油和天然气创新中心仍在中国，中石化和中石油今年位居前两名。另外三家中国公司分别名列第五、第七和第八，前10名的其它公司来自美国（哈里伯顿、斯伦贝谢和贝克休斯）、日本（丰田）和总部位于英国/荷兰的壳牌公司。

在勘探、钻井和生产领域，中国在亚洲的前10名中占据了9个，中石油、和中石化两大巨头，加上中国海洋石油公司，位居前三名。韩国的大宇造船与船舶工程有限公司占据了前10名里剩下的一个位置。

欧洲和中东地区的前10名来自多个国家，俄罗斯的Tatneft位居榜首。紧随其后的是另一家俄罗斯公司--俄罗斯天然气工业股份公司（Gazprom）、沙特阿拉伯的两家公司--沙特阿美（Saudi Aramco）和沙特基础工业公司（SABIC）、两家法国公司（IFP和Total），其余的还有来自英国/荷兰（壳牌）、挪威（挪威国家石油公司）和丹麦（Welltec）。哈里伯顿公司是美国油气勘探、钻井和生产领域的领军企业，也是全球第三大石油天然气公司。

美国能源部是石油和天然气领域最有影响力的学术研究机构，紧随其后的是斯坦福大学和伦敦帝国理工学院。

● 制药

自2011年以来，制药行业专利数一直呈持续增长态势，增长水平从去年的4%上升到了今年的20%。有机产品是最大的子行业，增长尤其强劲，在制药行业占65%的份额。这反映了我们在思考"后抗生素时代"时对抗生素的新关注。

相比之下，非有机产品在专利创新方面的年增长率为负16%。这一领域包括使用无机材料作为收敛剂和抗微生物剂，以及作为镇痛和癌症治疗的化合物和制剂。

全球排名前10位的制药创新者中，有6位来自中国，均为学术机构。罗氏和Abbvie是唯一出现在这里的两家企业。

在杂环化合物领域，默克与罗氏在2012 - 2016年中分别有781项和651项发明专利，超过了有560项发明专利的亚洲第一名中国药科大学。亚洲的前10名中有9个是学术机构，与之形成鲜明对比的是，20个美国和欧洲的组织中有18个来自于企业界。

在制药领域，英国在世界最具影响力的科学研究机构中领先，邓迪大学击败了麻省理工学院，成为了世界上最具影响力的科学研究机构。

● 半导体

很难想象没有半导体的生活会是什么样子。台式电脑、互联网、平板电脑、智能手机以及其他使通讯变得如此便捷的产品，都依赖于半导体技术。半导体的创新已经出现了很长一段时间，第一批专利出现在上世纪50年代。

在过去的7年里，半导体专利创新已经达到顶峰，但是今年的增长率还是达到了6%，比去年同期增长了3%。增长最快是内存、薄膜和混合电路领域，今年增长了19%。这一领域包括太阳能涂料技术。

三星和LG在全球半导体创新领域占据领先地位，剩下的8个机构中，有6个属于亚洲，包括京东方、深圳中国之星、上海半导体制造、台湾半导体制造、日本东芝和韩国SK海力士。来自美国的IBM和GlobalFoundries也进入了前10名。

半导体材料和工艺行业中三星居于领先地位，发明专利数量比排名第二的台湾半导体制造公司多26%。日本在这一子行业的前10名中拥有4个，在亚洲处于领先地位，之后是韩国（3个，包括三星）、中国大陆（2）和中国台湾（1）

欧洲最领先的是英飞凌科技公司，2012-2016年在这一领域中有1858项发明专利。德国在欧洲排名前十的机构中数量最多，有6家机构（包括英飞凌），其次是法国（CEA和Soitec）、瑞士（意法半导体）和荷兰（ASML）。

北美领跑者是IBM，它的发明专利数量是第二名Global Foundries的两倍，北美剩下的8个机构也都来自美国。

半导体行业中最领先的科研机构是中国科学院。这是今年前10名中唯一的中国大陆机构，前10名的分布来自全球多个国家，其余的来自日本（3家）、法国、俄罗斯、新加坡、中国台湾、英国和美国。

● 电信

尽管科技行业的发展日新月异，但电信行业的专利申请在三年内第三次放缓，增长仅为0.5%。在最大的子行业，数据传输网络和移动电话领域，增长分别为7%和3%，不足以抵消其余6个子行业中5个的萎缩。

数据传输的驱动力主要是由于大数据和物联网的迅速发展，使得世界各地产生和传输的信息量迅猛增长。2011年科学杂志的一篇论文研究表明，今天的全球传输容量超过了400EB，高于2000年的2.2EB和2007年的65EB。数据流量的急剧增长需要更强大的传输网络，电信行业的创新者正积极致力于解决这一问题。

亚洲在全球十大电信创新者中的主导地位不及半导体行业，在前10名中只有6家（来自中国的中兴、华为、SGCC和Oppo，以及来自韩国的三星和LG）。剩下的四家公司来自美国（高通、英特尔和IBM）和瑞典（爱立信）。

在移动电话领域，EMEA（欧洲、中东和非洲）地区中北欧国家占很重要的地位，主要领先者是诺基亚和爱立信。在亚洲，移动电话领域的主导仍是三星，三星2012-2016年的发明专利比其最接近的竞争对手LG多36%。在北美，高通公司在2012 - 2016年总共有7336个移动电话领域发明专利。

在学术研究中，莱斯大学是最具影响力的研究机构，排名前十的科研机构中有九个位于美国。唯一剩下的亚洲代表是新加坡科技大学。

内容框架

（一）方法

（二）简介

（三）创新状况概述

1）航空航天与国防

2）汽车

3）生物技术

4）化妆品和健康

5）食品，饮料和烟草

6）家用电器

7）信息技术

8）医疗设备

9）石油和天然气

10）制药

11）半导体

12）电信

关键图表

图1  全球12个行业的创新产出（2009-2016）

图2  全球12个创新领域的科研成果（2006-2016）

图3  全球IT领域十大创新企业（2016）

本内容仅供研究参考，严禁用于商业用途。

校  审 | 陈立娜   贺璐婷

编  辑 | 路凌霄

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