Аэрокосмическая индустрия является одним из ключевых сегментов мирового технологического развития, представляя перспективные возможности для инноваций и новых технологий. Выявление будущих трендов в данной отрасли играет важную роль для компаний, стартапов, исследовательских учреждений и инвесторов.

С 2019 по январь 2022 года я занималась патентной аналитикой мирового аэрокосмического сектора. В данной статье раскрою некоторые результаты реализованной работы, покажу, как патентная аналитика способна выявить технологические тренды будущего на примере конкретной отрасли, и представлю один из ключевых трендов, рассвет которого нас ещё только ожидает.

О патентной аналитике и её возможностях

Немного определений

Патент – интеллектуальная собственность, эффективное использование которой позволяет патентообладателю повышать конкурентоспособность и увеличивать свои активы.

Активные патенты – действующие патенты и заявки на патенты, находящиеся в процессе рассмотрения.

Патентное семейство – связанные патенты или заявки на них, которые защищают одно и то же изобретение в разных странах или юрисдикциях. (Один и тот же изобретатель может подать заявки на патент в различных странах или регионах, и в зависимости от условий патентного законодательства, в каждой из этих стран или регионов, это может привести к выдаче связанных патентов)

Итак, патентные исследования - один из важнейших инструментов при создании наукоемкой продукции. Такие исследования выполняются при решении широкого круга задач, включающих, но не ограничивающихся:

Выявлением формирующихся технологических трендов;
Выявлением динамики в действующих секторах технологических рынков и формирующихся направлений;
Анализом научно-технической деятельности организаций на национальном и мировом уровне;
Изучением тенденций развития конкретного вида технологий;
Технико-экономическим анализом технических решений, отвечающих задачам разработки;
Прогнозированием развитие технологических рынков и лидерства на них;
Повышением конкурентоспособности предприятий.

Патентная аналитика эффективно используется в ведущих странах мира.

Данные

Патентные данные можно брать у релевантных организаций. Хороший источник – патентная база PatentScope, принадлежащая WIPO (Всемирная организация интеллектуальной собственности). Далее Вы можете загружать данные из данной базы, используя их API (т.е. Ваша программа будет делать HTTP-запросы к API PatentScope).

Я для работы пользовалась базой данных, которая включает все патенты и находящиеся на рассмотрении патентные заявки WIPO, используя доступ через компанию Aistemos. Далее применяла инструмент Cipher, базирующийся на машинном обучении, для классификации и анализа патентных документов.

Итак,

Космическая индустрия через призму патентов

Зачем: скорость технологических изменений растет, и компаниям приходится принимать решения о том, на каких технологических областях следует сосредоточиться в своих исследованиях и разработках.

Цель: построить технологический ландшафт космического сектора и проанализировать состояние космической отрасли, выявив тренды и глобальный вектор развития отрасли.

Реализация:

Выбор технологических категорий для аккуратного охвата всей космической индустрии;
Применение машинного обучения для идентификации и классификации патентов, относящихся к космическому сектору. Результат: 10 классификаторов для 10 выбранных технологических категорий;
Построение технологического ландшафта. Выбран период с 2010 по январь 2022 года (исследование завершено в 2022 году);
Анализ представителей государственной и коммерческой промышленности, а также университетов и институтов, занимающихся патентованием в областях космической техники;
Анализ ключевых изобретателей в этой области и их распространение между университетами и другими организациями;
Исследование взаимодействий и конкуренции между ключевыми игроками, действующими в этой области;
Обзор географического распределения технологической деятельности в космическом секторе.

Итак, выбранные мной технологические области с описанием включённых подобластей (использованы технологические области, предложенные в дорожных картах НАСА и в книге Ley, W., Wittmann, K. & Hallmann, W. (2009) Handbook of Space Technology. American Institute of Aeronautics and Astronautics. ISBN: 978-1-60086-701-9 doi.org/10.1002/9780470742433.ch9):

Технологические категории, выбранные для анализа

Далее представлены:

Общий анализ в соответствии с выбранными подобластями;
Будущее аэрокосмической индустрии.

Общий анализ

Динамика отрасли

Количество релевантных патентных семейств за рассматриваемый период увеличилось практически в 3 раза, что обусловлено активным подключением Китая. КНР владеет 47,6% всех патентных семейств, где есть хотя бы один выданный патент (по состоянию на январь 2022 г.). США занимает долю в 8,65%, РФ - 6,8%.

После проведения анализа китайских патентов и реализуемой в этой стране стратегии патентования, было принято решение не рассматривать их патентные документы в данной работе. Причина: низкое качество патентуемых изобретений ввиду реализуемой в стране политики (важен количественный аспект, что привело к всплеску пустой активности).

Области, представляющие основной интерес в течение рассматриваемого периода:

Системы позиционирования, навигации и коммуникационные системы;
Системы терморегулирования;
Научные инструменты, обсерватории, сенсорные системы.

Ниже лидирующие организации с релевантными патентами по количественному аспекту (срез: январь 2022 г., Китай не рассматривается):

Есть инструмент, позволяющий в какой-то степени попытаться оценить ценность патента – показатель ценности PVIX. Вот методика оценки:

Пояснение: важную роль при оценке того, будет ли в дальнейшем конкретное изобретение из бумаги переходить в форму продукта, играет анализ охвата заявки на патент, а именно, в каких странах запрашивается защита прав. Запатентовать изобретение не только в собственной стране очень затратно, плюс своё интеллектуальное право необходимо поддерживать в силе, осуществляя регулярные платежи (плюс значительная бумажная волокита). Если крупная коммерческая организация идёт на это, это свидетельствует о том, что данную наработку планируется претворять в жизнь.

В соответствии с данной методикой картина лидеров-инноваторов мировой аэрокосмической индустрии несколько видоизменяется:

Диаграмма демонстрирует, что наиболее ценные патенты (в соответствии с усреднённой оценкой ценности патентных семейств) принадлежат коммерческому сектору, представленному Boeing, Qualcomm, Thales and Northrop Grumman, и военному - US Armed Forces.

Нас интересуют именно коммерческие организации, которые можно охарактеризовать в качестве истинно мотивированных на дальнейшую реализацию своих изобретений игроков сектора. Ниже представлены топ-5 организаций, демонстрирующих наиболее активную стратегическую позицию в отношении защиты собственных инновационных разработок. Aistemos также предоставляет доступ к данным, позволяющим оценить затраты, которые организации несут на патентование и поддержание в силе своих интеллектуальных прав.

Итак, лидеры в коммерческом аэрокосмическом секторе определены. Теперь заглянем в «портфели» представленных организаций (обратите внимание, теперь мы будем оценивать исключительно патентные семейства – группы патентов, относящихся к единственному изобретению).

У PVIX есть свои ограничения, поэтому заглянуть интересно в патенты организаций, занимающих наиболее активную позицию в вопросах стратегии патентования. Ниже представлены четыре кита мирового аэрокосмоса, а также продемонстрирована их инновационная активность по укрупнённым областям за рассмотренный период.

Подведём небольшой итог: наиболее эффективные коммерческие организации демонстрируют меньшую патентную активность наряду с большей сфокусированностью на конкретной области. Также они демонстрируют разный уровень коллаборации наряду со значительным географическим охватом. Выявлены ключевые направления их инновационной деятельности за рассмотренный период. При этом можно углубиться и получить всю информацию о конкретных заявках выбранных организаций.

Будущее аэрокосмической индустрии

По состоянию на январь 2022 года по миру выявлено 111 организаций (исключая китайские компании), имеющих патенты, относящиеся к области системного выстраивания космической логистики - рост в 5 раз в сравнении с 2017 г. (22 организации).

Под космической логистикой подразумевается комплексная система управления орбитальными ресурсами, охватывающая широкий спектр операций и технологий, направленных на обеспечение обслуживания, апгрейда, ремонта, перемещения и утилизации космических аппаратов. Её некоторые важные компоненты:

Космические аппараты с возможностью штатного ремонта и апгрейда на орбите;
Орбитальные буксиры и автоматизированные роботы, которые будут производить обслуживание целевых аппаратов;
Автономные орбитальные станции;
Автоматизированная реконфигурация аппаратов на орбите по запросу с возможностью изменения их целевых функций;
Автоматизированная сборка аппаратов на орбите;
Интеллектуальные системы управления.

Чтобы космическая логистика стала возможной, аэрокосмические организации по всему миру активно разрабатывают спутники, пригодные для штатного ремонта и с доступом ко всем системам (в частности, патентуются новые варианты конструктивного исполнения аппаратов, разрабатываются стыковочные узлы и т.д.), орбитальные роботы для выполнения инспекции и обслуживания (ремонт, апгрейд, реконфигурация), опорные орбитальные станции.

Некоторые релевантные патенты начала 2022 года защищают (и раскрывают):

Технологии автономного проектирования: алгоритмы, позволяющие космическим аппаратам самостоятельно разрабатывать и создавать необходимые компоненты и целые спутники на орбите без какого-либо участия человека. Это позволит быстро реагировать на потребности космических миссий и/или клиентов и реализовывать индивидуальные решения на месте;
Сенсоры и детекторы, базирующиеся на квантовых технологиях (межспутниковая связь, защита чувствительных в космической логистике данных);
Алгоритмы для оптимизации траекторий орбитальных перелётов и автоматического управления космическими аппаратами.

Таким образом, мир стремится к оптимизации использования околоземного космического пространства и орбитальных активов.

Визуализация некоторых полученных результатов приведена ниже.

Космос будущего: о чём говорят патенты игроков мирового аэрокосмического сектора