автор: Карнышев В.И. 09.04.2026 0 Комментарии

Сегодняшний материал, товарищи аспиранты, посвящён такой теме как “Автоматический поиск перспективных технических направлений“. Поскольку материал получился объёмный, то я разбил его на три неравные части. Сегодня вашему вниманию предлагается Часть 1. При этом, чтобы сэкономить быстротекущее время для нетерпеливой научной мо́лодёжи и по́дростков, постараюсь сразу ответить на их безмолвный вопрос “А на хрена мне это нужно?” “Ну, вопрос, конечно, интересный!”¹⁾Дуэт Илья Олейников и Роман Казаков “Вопрос, конечно, интересный!”

Жюль Верн и РНФ

Понятно, что таких гениальных провидцев, как Жюль Габриэлевич Верн, который предсказал в своих книгах множество технологических и социальных новшеств, можно по пальцам перечесть даже среди его собратьев – писателей фантастов, профессионально пытающихся пронзить “пространство и время“. Но без ясного понимания перспектив тех или иных технологий, хотя бы в ближайшем будущем, глупо надеяться на достижение высоких целей в развитии науки, техники, промышленности, да и страны в целом.

Но, кстати, если большинству аспирантов эта сентенция покажется слишком абстрактной или высокопарной, то вот то, что может коснуться их лично и непосредственно.

Например, когда научный руководитель предложит доверчивому аспиранту тему диссертации, которую он “выкопал” в своих пожелтевших от времени бумажных архивах. В этом случае наивный, но недалёкий, аспирант может с энтузиазмом броситься в предложенный ему “научный омут”. Однако, не исключено, что, пробарахтавшись там пару лет и наглотавшись “воды”, у него “откроются глаза” и он с удивлением обнаружит, что научная тема и связанная с ней техническая разработка давным-давно утратили свою актуальность и превратились в “осетрину второй свежести”. Хорошо, конечно, что глаза “открылись”, хуже, что упущено драгоценное время, в результате чего шансы на успешную защиту диссертации асимптотически приблизились к нулю.

Для уже остепенившихся молодых учёных, но продолжающих обеспечивать маслом свой хлеб насущный за счёт написания заявок на гранты РНФ²⁾РНФ – Российский научный фонд., тоже очень важно правильно оценивать научно-технические перспективы и предлагать в (своей) заявке новые, оригинальные подходы к ещё не истрёпанным и не заезженным темам. А для этого нужно уметь своевременно выявлять и правильно оценивать формирующиеся тенденции в развитии научно-технических направлений (технологий).

Пятый сон Дмитрия Олеговича

Между прочим, отсутствие заблаговременных достоверных прогнозов или ошибочные оценки в перспективах развития тех или иных научно-технических направлений уже сыграли крайне отрицательную роль в суверенном технологическом развитии нашей страны, затормозив его или даже отбросив назад. И это, замечу, при наличии высокомудрой РАН и хреновой тучи различных институтов, включая военные, прожиравших сотни миллиардов рублей в год.

Процитирую себя любимого из материала 13-летней давности на сайте “ПатИнформБюро” “Взлёт “X-47B”, или хроника пикирующей России“:

Но национальный вид спорта – “хождение по граблям”, оказался типичным не только для ушедшего в небытие СССР, но и для современной России. А в качестве примера возьмём то, что у всех на слуху: беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Вот только пара высказываний высокопоставленных товарищей из недалёкого прошлого.

Как вам такое? “Проспали”, “прозевали”… И это – слова не мальчиков, а государственных мужей. Я уж не буду цитировать высказывание бывшего Главнокомандующего ВВС РФ генерал-полковника Александра Зелина, который в 2009 году отказался принимать беспилотные летательные аппараты отечественного производства³⁾Объясняя это решение неудовлетворительными ТТХ российских БПЛА. Интересно, а кто мешал Главнокомандующему выходить на министра обороны и доказывать необходимость срочного выделения средств на их доработку и производство?, собираясь тупо закупать их в “дружественном” Израиле.

И никто этим жутко ответственным дяденькам 10-15 лет назад не “открыл глаза” и не разбудил их от “спячки” в вопросах высоких и перспективных технологий в области беспилотников, включая их военное применение. Ни умудрённые мудростью наимудрейших академики РАН, видимо занятые тогда разработкой новых моделей своих академических уборов и мантий, ни великие мастера распила бюджета из кузьминовско-ясинской преступной группировки (ВШЭ), “осваивавшие” сотни миллионов на составление “форсайтов”, ни тупоголовые чиновники из Минобрнауки, энергично продвигавшие аферы типа “Проект 5-100”, ни куча других, видимо “очень полезных” госструктур… И пока на авансцену в феврале 2022 года не вышли два мощнейших мотиватора для России – “Гром” и “Жареный петух“, дело с полумёртвой точки с БПЛА не сдвинулось.

Вечный вопрос Чернышевского

Так что, товарищи аспиранты из технических и физмат специальностей, даже при наличии самого замечательного, “бриллиантово-яхонтового” научного руководителя, иметь самостоятельное представление об уровне технических (технологических) разработок по теме вашей диссертации просто жизненно необходимо. А для этого имеется несколько возможностей.

Про углу́бленное по Горбачёву изучение (чтение) научных публикаций, как вещь безусловно необходимую и не подлежащую сомнению, умолчу⁴⁾Тем более, помолчу про “интеллектуальное цунами” в виде искусственного интеллекта и его последствий для научной деятельности в целом.. Но помимо этого “банального” подхода, можно, например, проконсультироваться со старшими товарищами по науке. Не исключено, что кто-то из них будет иметь точку зрения, несколько отличную⁵⁾Вплоть до противоположной. от установок вашего научрука. А это может помочь по-другому посмотреть на то, чем вы занимаетесь. Я вам не скажу за всю науку, но абсолютно уверен в том, что объективно оценить уровень технической составляющей вашей работы на соискание учёной степени кандидата технических наук может помочь анализ динамики патентования изобретений в вашей области.

Пенсионерская рука помощи

Полезная эта всё-таки штука пенсия. Можно таки сесть ровно, осмотреться и даже подумать – и не только о бренности бытия. Для чего во время работы в патентно-информационном отделе университете всегда не хватало времени. Пардон за “масло масляное”.

Кстати, если кто не знал, то наилучшими мотиваторами процесса разгребания собственных многолетних архивов является компьютер и его “подручные” – внешние HDD накопители. А именно, момент, когда сам “железный друг” внезапно отказывается загружаться, а внешние “винты” – читаться. И ты понимаешь, что выражение “Ну, всё… Ж..па. Приплыли…” будет ещё наиболее интеллигентным описание ситуации. Но не будем о грустном. Всё-таки, “железный ящик” после появления у меня нескольких дополнительных седых волос и интенсивного использования ненормативной лексики, подал признаки интеллектуальной жизни.

Поэтому я таки имею возможность ознакомить аспирантов-технарей с материалами, ну, скажем, “квази-аналитического” отчёта, подготовленного мной с января по март 2023 года по просьбе одного из бывших руководителей нашего университета, да так и не востребованного.

Предисловие

Допускаю, что этот отчёт, содержавший методику автоматического поиска перспективных технических направлений на основе анализа динамики регистрации патентов США, может оказаться полезным для аспирантов-технарей и молодых учёных. Пуркуа бы и не па, как говорил мой одноклассник. Причём, пара-тройка выгод, как в книжке Киплинга и одноимённом мультике “Слонёнок” 1967 года, видна невооружённым глазом.

Во-первых, используя данные⁶⁾Приводятся в третьей части материала “Автоматический поиск перспективных технических направлений”. этого отчёта, вы сможете проверить, как интенсивно велось (или не велось) до 2022 года включительно патентование технических решений непосредственно по теме вашей диссертации или близко к ней. А, стало быть, уточнить насколько актуальным (или не очень) является то “железо”, которое вы ваяете единолично или участвуете в разработке в составе большого и дружного коллектива.

Во-вторых, те из вас, кто является реально продвинутыми программистами, а не серемяжными и примитивными дилетантами, вроде меня, при желании и/или необходимости могут распространить предложенную методику на случай баз данных других патентных ведомств (WIPO, EPO, UK IPO и т.п.).

В третьих, всё изложенное в этом отчетё вы можете без зазрения совести использовать (или ссылаться) при написании обзорной главы своей диссертации или при подготовке материалов вашей очередной научно-технической статьи.

Вы можете спросить: “Почему в качестве источника информации я выбрал базу данных Патентного ведомства США?” А не, скажем, ресурсы отечественного ФИПС⁷⁾ФИПС – Федеральный институт промышленной собственности.?

Могу сказать, что ресурсы USPTO для меня не чужие уже лет двадцать минимум. Ещё задолго до выхода на пенсию, информацию, скачанную с сайта Патентного ведомства США, я регулярно использовал как в рамках своих непосредственных служебных обязанностей, так и в качестве участника всяческих НИОКР и госконтрактов, выполнявшихся, в том числе, за счёт средств грантов РФФИ.

А потом не следует забывать, что США всегда были, есть и останутся наиболее вероятным противником России. Поэтому знать, что там творится у супостатов в голове и что они наизобретали, всегда важно. Помимо этого USPTO является одним из самых авторитетных и полезных ресурсов технической информации в мире, который за пятьдесят лет (с 1976 по 2025 гг.) выдал гражданам и организациям всего мира 7-8 миллионов патентов на изобретения.

Ну, а что касается ФИПС, то “труба пониже, дым пожиже”. В чём можно убедиться просмотрев приведённые ниже “Весёлые картинки”, которые вряд ли поспособствуют особому оптимизму. Например, число патентов на изобретения, выданных ФИПСом с 2018 по 2024 гг., снизилось в 1,66 раза (с 35774 до 21608 ед.). Причём, начиная с 2015 года наблюдается устойчивый линейный тренд на снижение (в 1,7 раза) числа заявок на изобретения (с 45517 до 26698 ед.). Комментарии нужны?

Кое-что о ФИПСе (1992-2024)

Отчёт. Краткие выводы

“Результаты анализа динамики регистрации
патентов США на временном интервале 1976–2022 гг.”

1. Сформирован полный перечень подгрупп англоязычного варианта 23-й редакции Международной патентной классификации (МПК) для последующей обработки.

2. Составлены списки всех подгрупп по всем восьми разделам МПК²³ (см. Табл. 1):

Таблица 1

Раздел МПК	Наименование раздела
A	Удовлетворение жизненных потребностей человека
B	Различные технологические процессы; транспортирование
C	Химия; металлургия
D	Текстиль; бумага
E	Строительство и горное дело
F	Машиностроение; освещение; отопление; оружие и боеприпасы; взрывные работы
G	Физика
H	Электричество

3. Проведено сравнение редакций МПК 2018 и 2023 года. Выявлены подгруппы, “общие” для МПК¹⁸ и МПК²³, а также “новые” и “исключённые” из редакции МПК 2023 г. (см. Табл. 2).

Таблица 2

Раздел МПК	Число подгрупп, “общих” для МПК18 и МПК23	Число “новых” подгрупп в МПК23, отсутствовавших в МПК18	Число подгрупп, существовавших в МПК18, но исключённых из МПК23
A	9116	513	50
B	16881	1192	174
C	14647	333	40
D	3068	181	8
E	3445	0	0
F	9137	340	5
G	8162	1078	109
H	8873	1638	200
Всего:	73329	5275	586

4. На основе базы данных Патентного ведомства США сформированы распределения числа патентов США (в виде csv-файлов типа “год; число патентов”) в интервале 1976-2022 гг. для следующего числа подгрупп в разделах МПК (см. Табл. 3):

Таблица 3

Раздел МПК	Общее число подгрупп МПК
A	9679
B	18247
C	15020
D	3257
E	3445
F	9482
G	9349
H	10711
Всего:	79190

5. Для всех сформированных csv-файлов, содержащих данные о количестве патентов, построены графики (png-формат), отображающие динамику их регистрации. Восемь наиболее типичных зависимостей приведены на рисунках ниже.

6. Графики, отображающие динамику выдачи патентов США во всех восьми разделах МПК были оформлены в виде 143 pdf-сборников с общим числом страниц 10459. По ссылкам можно посмотреть примеры pdf-сборников: “B06-common“, “D-new“, “A-not_exist“; здесь “common” обозначает подгруппы МПК, существовавшие в 18-ой редакции и оставшиеся в 23-й; “new” – обзначает подгруппы, отсутствовавшие в 18-ой редакции; “not_exist” – обозначает подгруппы, исключённые из 23-й редакции МПК).

7. На основе данных о числе патентов США была разработана методика автоматического поиска подгрупп МПК, которые включают в себя технические решения, которые могут быть отнесены к условно “перспективным” или условно “прорывным” техническим направлениям.

С точки зрения общепринятой патентной классификации, под условно “перспективными” техническими направлениями будем понимать такие, для которых технические решения, описываемые в рамках подгрупп МПК, характеризуются однозначным (преобладающим) ростом числа патентов США на временном интервале, достаточном для репрезентативного анализа.

В качестве такого интервала анализа патентов США был выбран десятилетний⁸⁾Конечная дата анализа объясняется тем, что данный отчёт был составлен в январе-марте 2023 года. период 2013–2022. Этот срок основан на среднем “времени жизни” большинства патентов на изобретения, поскольку в условиях быстрого технологического прогресса большинство технических решений в течение указанного срока или по его завершении, как правило, теряют свою актуальность и вытесняются более востребованными.

Очевидно, что, говоря о выраженной тенденции к росту числа патентов на заданном временном интервале, необходимо руководствоваться определёнными количественными критериями. К числу таких критериев можно отнести, например, следующие два условия:

Под условно “прорывными” направлениями будем понимать такие, для которых технические решения в рамках подгрупп МПК характеризуются очевидным “резким” линейным (или, например, квази-экспоненциальным) ростом на трёхлетнем интервале (2020-2022) при отсутствии или незначительном (например, единичные патенты) количестве патентов, выданных до 2018 года.

Что касается упомянутого “порога” по количеству патентов, то следует учитывать следующие обстоятельства.

Вид распределения количества патентов США на изобретения, зарегистрированных в подгруппах МПК за 10 лет (2013-2022), носит явно неравномерный характер и имеет длинный “хвост” (пример для разделов “G” (“Физика”) и “H” (“Электричество”) приведён на рис. 9 – рис. 10). То есть в наибольшем числе подгрупп, как правило, содержится от 0 до 20 патентов. При этом лишь в десятках подгрупп насчитывается 600 и более патентов.

Предельные значения числа патентов в подгруппах во всех разделах МПК (за исключением, возможно, раздела “D”) отличаются на несколько порядков (см. табл. 4). Так, в разделе G “Электричество”, наряду с подгруппами, в которых зарегистрированные с 2013 по 2022 гг. патенты отсутствуют, встречаются подгруппы с числом патентов, равным 59710 ед.

Таблица 4

Раздел МПК	Предельные значения суммарного числа патентов в подгруппе (ед.)
	минимальное	максимальное
A		1	37256
B	1	8871
C	1	12407
D	0	932
E	1	2783
F	1	9182
G	0	59710
H	1	34995

С учётом приведённых выше обстоятельств, при разбиении анализируемых подгрупп МПК на две условные категории (“перспективные” и “прорывные”) в качестве количественных “порогов” были использована устойчивые (“робастные”) меры центральной тенденции: величина “усечённого среднего” и “медиана“.

Таблица 5. Статистические параметры, рассчитанные
для 10-летнего временного интервала (2013-2022)
в отношении числа патентов США в подгруппах,
“общих” для 18-ой и 23-й редакций МПК

Раздел МПК	Величина “усечённого среднего”1) (“trimmed mean”) (ед.)	Величина “медианы” (“median”) (ед.)
A	468	37
B	256	28
C	240	23
D	55	9
E	133	25
F	213	31
G	931	44
H	910	62

Далее для автоматического поиска “перспективных” (“прорывных“) подгрупп, все подгруппы в восьми разделах МПК были разбиты на две условные “категории”. Например, для раздела “H” к “первой категории” были отнесены те, в которых суммарное число зарегистрированных за 10 лет патентов было больше или равно величины “усечённого среднего”, равной 910 патентам (см. Табл. 5), а во “вторую категорию” – подгруппы МПК, в которых сумма патентов с 2013 по 2022 годы была меньше 910 ед.

В свою очередь, из подгрупп условной “второй категории” для анализа выбирались те, в которых суммарное число патентов за 10 лет превышало значение десятилетней “медианы”. То есть, например, для раздела “H” дополнительный анализ проводился для подгрупп МПК с числом патентов за 10 лет, удовлетворяющих условию

62 ≤ N_п10 < 910

Таким образом, предложенный подход с использованием двух “порогов”, рассчитанных для каждого из восьми разделов Международной патентной классификации в отдельности, позволяет при автоматическом поиске (среди более чем семидесяти девяти тысяч подгрупп 23-й редакции МПК) исключить из анализа “малозначащие“⁹⁾С точки зрения условной “перспективности” или “прорывного” характера. подгруппы.

8. В качестве основного параметра, используемого для “оценки” степени “перспективности” (“прорывности”) той или иной подгруппы МПК и связанного с ней “технического направления”, был введён так называемый “коэффициент роста” К_р, характеризующий динамику изменения количества патентов США на временном интервале 2017-2022 гг.

Величина этого коэффициента равна сумме результатов логического сравнения числа патентов, выданных в текущем году и в предыдущем. Например, результат логического сравнения количества патентов в 2022 и 2021 году равен “1”, если число патентов в 2022 году N_п2022 больше, чем в 2021. И, соответственно, результат сравнения равен “0”, если

N_п2021 ≥ N_п2022

Следовательно, величина “коэффициента роста” К_р, характеризующего некую подгруппу МПК, может изменяться от “0” (т.н. “полный спад”) до “5” (“абсолютный рост”).

На основе разработанной методики и предложенного подхода к “категоризации” был проведён анализ 73329 подгрупп, “общих” для МПК¹⁸ и МПК²³.

При этом процедура “селекции” подгрупп в каком-либо из разделов МПК (A, B, C, D, E, F, G, H) включала в себя следующие этапы:

1. из анализа исключались все подгруппы МПК, в которых число патентов на интервале 2018-2022 оказывалось меньше числа патентов, зарегистрированных в предыдущие пять лет (2013-2017);
2. среди оставшихся выделялись подгруппы МПК, у которых сумма патентов за 10 лет (2013-2022) N_п10 больше или равна величины “усечённого среднего” для данного раздела МПК (см. табл. 5); эти подгруппы относились к “первой категории”;
3. из совокупности подгрупп, у которых N_п10 меньше величины “усечённого среднего”, выделялись те, число патентов в которых превышает значение десятилетней “медианы”, характеризующей данный раздел МПК; такие подгруппы относились ко “второй категории”;
4. для подгрупп “первой категории” какого-либо раздела МПК рассчитывался “коэффициент роста” К_р, после чего формировались совокупности подгрупп с одним и тем же значением К_р;
5. аналогичная процедура проводилась для подгрупп “второй категории” данного раздела МПК.

Общее число подгрупп МПК, отнесённых к двум указанным “категориям”, приведено в табл. 6. Количество подгрупп “первой” и “второй категории”, имеющих значение К_р ∈ (0;5), приведено в таблицах 7 и 8.

Таблица 6

	Число подгрупп в разделах МПК, отнесённых к двум “категориям”
	A	B	C	D	E	F	G	H
	“первая категория”	695	1240	942	275	367	931	553	750
	“вторая категория”	1672	2508	1915	333	263	1184	1610	1574

Таблица 7

“Коэф-т роста” Кр	“Первая категория” Число подгрупп в разделе МПК с Кр = const
	A	B	C	D	E	F	G	H
	0	9	10	22	1	4	10	3	24
	1	141	198	192	38	65	165	79	221
	2	273	432	372	106	156	415	183	264
	3	199	426	283	104	117	285	165	165
	4	62	147	68	25	25	53	84	55
	5	11	27	5	1	0	3	39	21

Таблица 8

“Коэф-т роста” Кр	“Вторая категория” Число подгрупп в разделе МПК с Кр = const
	A	B	C	D	E	F	G	H
	0	10	17	23	1	1	4	13	22
	1	242	310	337	41	30	161	270	377
	2	641	1056	858	162	120	517	619	595
	3	588	880	572	109	92	393	538	436
	4	178	224	121	20	20	104	140	134
	5	13	21	4	0	0	5	30	10

9. Для подгрупп обеих “категорий” было сформировано 50436 графических (png-формат) зависимостей с распределением числа патентов США для временных интервалов в десять¹⁰⁾С 2013 по 2022 годы., двадцать¹¹⁾2003–2022 гг. и сорок семь¹²⁾1976–2022 гг. лет. “Основным” графиком для предложенной методики поиска перспективных технических направлений является распределение числа патентов с 2013 по 2022 гг. Остальные два служат в качестве вспомогательного материала, иллюстрирующего “ретроспективную” динамику патентования в конкретной подгруппе МПК.

В качестве примера такие графики показаны для подгруппы G06Q50/26¹³⁾“Информационные и коммуникационные технологии [ICT] специально предназначенные для внедрения бизнес процессов .услуги ..государственная или общественная служба” (рис. 11-13) и подгруппы H05K3/36¹⁴⁾“Способы и устройства для изготовления печатных схем .соединение печатных схем с другими печатными схемами” (рис. 14-16). Линия красного цвета на всех графиках отображает общий тренд. В левом и правом верхних углах графиков приводится общее число патентов, зарегистрированных в указанные периоды времени.

Так, например, в подгруппе G06Q50/26 (см. рис. 11) за пять лет с 2013 по 2017 годы было зарегистрировано 209 патентов, а с 2018 по 2022 – уже 1386 ед. При этом общая сумма (1595) патентов за 10 лет N_pat10 в подгруппе превышает величину “усечённого среднего” (931) для раздела G. Что, в соответствии с выбранными критериями, позволяет отнести G06Q50/26 к первой подгруппе. Кроме того, на пятилетнем интервале (2018–2022) число выданных патентов каждый последующий год превышает показатель предыдущего года. А значит, соответствующее техническое направление к можно рассматривать в качестве условно “перспективного”.

10. Хотя с точки зрения анализа выявленных “перспективных” подгрупп наибольший интерес представляют подгруппы с “коэффициентом роста”, равным 5 или 4, были сформированы все 96 pdf-сборников (для обеих категорий подгрупп в восьми разделах МПК и всех значений «коэффициента роста») с графическими иллюстрациями, аналогичными изображённым на рис.11-16. Кроме того, «тройка» изображений для каждой подгруппы сопровождается полным текстовым изложением содержания подгруппы в МПК (см. пример на рис.17).

Желающим (если таковые существуют) ознакомиться с описанным выше подходом рекомендую почитать мою статью “Классификация технических направлений развития на основе анализа временных рядов патентов США. Эмпирический подход” 2021 года (см. раздел “Мои инфо-сусеки”).

Мои инфо-сусеки

Продолжение следует…