基于HHI指数和E指数的我国区块链技术专利集中度测算研究*

胡海容 石冰琪**， 周孟蓉

（1.重庆理工大学重庆知识产权学院，重庆400054；2.湘潭大学法学院，湘潭411105）

近年来，随着应用领域的不断扩展，区块链技术受到全社会的广泛关注。2016年，区块链技术首次作为战略性前沿技术被列入《“十三五”国家信息化规划》中；随后，全国各地相继出台了各种支持区块链发展的政策［1］。2019年10月24日，习总书记在主持中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势的集体学习时强调：“区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。”［2］区块链技术正在加速中国经济的数字化进程。

专利集技术、法律、经济于一体，是开展科学研究、技术研发等活动必不可少的信息［3］。目前，已有不少学者从专利信息角度对区块链技术开展了研究。商琦［4］等分析了全球区块链技术的专利竞争态势，认为区块链技术的研究热点主要集中于数字签名、安全访问等领域，中国专利申请量虽大但在该技术领域的核心竞争力与美国相比有待进一步提高。刘星［5］等结合“新钻石模型”对比中美区块链技术的专利态势，发现中国区块链技术在政府等四个层面上更具优势，而包括创新能力在内的四个方面则是美国更胜一筹。王玲［6］等从企业之间的竞争合作角度对区块链专利进行了分析，认为区块链产业正处于百花竞放的时期，还未出现行业巨头或领头羊。姜南［7］等采用生存模型对中美区块链技术发明专利审查周期进行了对比，研究发现中国没有加速审查本土区块链专利，而美国却通过加速审查区块链专利申请以提高技术竞争优势。

专利集中度包含专利集中和专利分散两个维度，是一个问题的两个方面。区块链技术作为我国的战略性新兴产业技术，近年来其专利申请量呈井喷式增长。越来越多的专利权人拥有相关专利，容易造成专利分散情况，继而产生弱化创新、阻碍竞争、增加交易成本等危害［8］。然而，专利集中在少数专利权人手中又会产生专利集中情况，随之产生技术创新不足或市场垄断性过高等弊端。目前还没有学者从专利集中度的角度研究我国区块链技术。因此，对我国区块链技术的专利集中度进行测算和研究，从而深入地剖析我国区块链技术的专利分布特征，为我国区块链技术的专利发展提供信息支持和应对策略显得尤为重要。本文将运用赫芬达尔 －赫希曼指数（Herfindahl-Hirschman Index，HHI）和 熵 指 数（Entropy Index，E）对我国区块链技术专利集中度进行测量与分析，以期为我国区块链技术的健康发展建言献策。

1 研究设计与测算方法

1.1 研究设计

为保证研究样本的稳定性和有效性，本文选取已在我国获得授权且法律状态为有效的区块链技术专利为分析对象，并从我国区块链技术专利权人、各技术分支领域、各省市地区三个维度进行专利集中度分析。为了实现上述研究目的，本文综合运用HHI指数和E指数两种方法进行测量与验证。HHI指数与E指数均是综合指数，因为二者均考虑到了技术领域中所有专利权人的专利分布。与此同时，二者分配给专利权人的权数并不相同，E指数易受份额小于1%的专利权人的影响，而HHI指数基本不受此影响。因此将二者结合能够更准确地判断区块链技术的专利分散情况。

1.2 测算方法

1.2.1 现有专利集中度的测算方法及评述

国内外学者提出了许多专利集中度的测算方法。Rosemarie Ham Ziedonis研究半导体领域专利阻碍问题时发现该领域呈现专利分散状态，并提出使用基于专利引证的破碎化指数法测量专利集中度［9］。之后，Iain M.Cockburn和 Megan J研究软件领域专利是否存在分散趋势时，将专利许可因素纳入其中，优化了已有的破碎化指数法［10］。Graevenitz等基于专利引证标识的便捷性，研究并提出了三角引证法［11］。袁晓东等运用帕累托系数、首位度和绝对指标度法测量我国高铁制动领域专利分布的趋势，研究发现高铁制动领域专利分布呈现出先集中后分散的趋势，并且建议应该实施专利集中战略［12］。除此之外，产业组织学与产业经济学中测算市场集中度的方法也被较多学者运用到专利领域进行研究，例如CRn绝对集中度［13，14］、HHI指数［15-17］、E指数［18］等。分析上述专利集中度测算方法可知，由于我国并不要求专利必须有引证文件，因此计算国内技术领域或者产业的专利集中度时无法选择基于专利引证的破碎化指数和三角引证的方法。而CRn绝对集中度仅能反映前n位专利权人的专利分布情况，并不能精准反映整个技术领域的专利集中度。对于帕累托系数而言，只有在进行较长年限的专利数据收集时才能精准体现该技术领域的专利分散程度，我国区块链技术专利申请自2013年伊始，因此数据的样本量本身并不足以支撑该方法。而HHI指数和E指数方法均不需要专利引证条件，符合中国专利特点，且能精准反映整个技术领域的专利集中度。因此，HHI指数和E指数是本文测算我区块链技术专利集中度的最佳选择。

1.2.2 我国区块链技术专利集中度的测算方法

1）HHI指数

HHI指数最初是产业经济学中预测市场集中的一种方法，后来有学者将其引入专利领域用以测量专利集中程度［19］。本文中用以测量专利集中度的HHI指数是指该技术领域内区块链专利权人的专利份额的平方和。具体测算公式为：

其中，Xi是指区块链技术领域内第i个专利权人所拥有的专利数量占该领域全部专利数量的份额，N为区块链技术领域内的所有专利权人数。当该技术领域内的专利权人数为1人时，HHI＝1；当该技术领域内所有专利权人的专利份额都相同时，HHI＝1／N，N值越大，HHI值则越小，甚至趋于0。因此，HHI值的范围为0～1。以HHI值为基准的分类法中，其值通常乘以10000予以放大，因此本文中HHI值的范围为0～10000。HHI值越大，表示区块链技术专利越集中；反之，专利越分散。依据HHI指数的魏后凯分类方法，其区间［1800，10000）为高度寡占型，区间［1000，1800）为低度寡占型，区间［500，1000）为低集中竞争型，区间［200，500）为分散竞争型，区间［100，200）为高度分散型，而区间［0，100）极端分散型。该方法针对国内企业或产业的发展特点而形成，具有较高的科学性和实用性［20，21］。

2）E指数

本文中用以衡量区块链技术专利集中度的E指数是指，区块链专利权人的专利份额与其倒数的对数相乘并求和。具体测算公式为：

式中，Si是指区块链技术领域内各专利权人所占的专利份额。从公式可以看出，E指数实质上是给每个专利权人分配一个权数。一般来说，专利数量多的专利权人的权数小，专利数量少的专利权人的权数大。所以E值越大，专利集中度越低，专利分散趋势越明显。

2 我国区块链技术专利数据统计

2.1 数据来源

本文使用incoPat专利检索数据库进行区块链技术专利统计。incoPat数据库涵盖中国、美国、日本、欧洲等102个国家、组织和地区的1亿多件专利文献，具有更新快速、数据全面、可视化效果好等特点。区块链技术的本质是一种去中心化的分布式账本，其技术架构由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成，其中数据层封装数据区块、时间戳、Merkle树等技术要素实现数据的存储、查询以及交易的实现和安全；网络层封装组网方式和数据传播及验证机制；共识层封装不同的共识机制从而达到各网络节点的高效共识；激励层集成了经济因素，包括激励节点挖矿的发行机制和分配机制；合约层主要封装可编程的智能合约与脚本代码；应用层则是区块链技术在不同场景产业落地的体现［22］。为了准确全面地检索相关专利，本文基于区块链技术架构对其进行三级技术分解，其中一级技术分支共6个，分别为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层［23］。根据各技术分支涉及的核心技术与重要组成部分，进行如下检索：

＃1 tiab＝（区块链 or块链式 or许可链 or公有链or联盟链or私有链 or比特币 or莱特币or以太币or以太坊or智能合约or分布式账本）

＃2 tiabc＝（（虚拟货币 or数字货币 or电子货币）and（工作量证明or权益证明or股权收益证明or去中心化or弱中心化or分布式数据库or智能合约or区块数据or区块生成or分布式数据or设备为区块链or服务器为区块链or P2P or点对点网络or点到点网络or数据库为区块链or系统为区块链 or挖矿or矿工or采矿or矿池or共识））

＃3 tiabc＝（工作量证明 or权益证明 or股权收益证明 or时间戳 or "Merkle树" or默克尔树or莫克尔树or简单支付验证 or去中心化 or弱中心化or挖矿or采矿or矿工or矿池or签名数据or签名算法or数字签名or数据共享 or分布式数据库or合约or默克尔状态树or区块生成or哈希or区块数据or分布式数据or设备为区块链or服务器为区块链or数据库为区块链or数据库是区块链or P2P or点对点网络or点到点网络or系统为区块链or共识or非对称加密or非对称密码）

考虑到比特币源自2008年，限定检索时间范围为2008年1月1日至2020年12月31日（检索日期为2021年1月2日）。通过批量过滤与人工阅读结合的方法对检索结果去重去噪，本文最终得到我国区块链技术授权专利为2399件。

2.2 样本描述

从图1可以看出，2013年起我国区块链技术开始获得专利授权。从授权类型上看，我国区块链技术的发明专利占比高达99%，实用新型专利仅为1%，没有外观设计专利。这说明我国区块链技术的创新程度非常高，研发主体更倾向以创造性最高的发明专利作为专利申请的主要类型。

图1 我国区块链技术专利授权趋势与授权类型Fig.1 China's Blockchain Technology Patent Authorization Trends and Authorization Types

2013年后，我国区块链技术专利授权呈现持续增长的态势，并自2015年大幅攀升且在2018年达到峰值。2019年和2020年的专利授权数量呈现下滑趋势，这与发明专利实质审查期间较长导致的数据不完整有关。从各技术分支来看，区块链技术分支的专利授权趋势与整体趋势相一致。其中，应用层的专利授权数量整体位居第一，共1004件，占比41%，这与我国重视区块链技术产业化应用的做法相一致。位居第二的为数据层，专利授权数量为973件，占比为40.54%，这与其是区块链技术的底层基础技术而备受研发主体的关注高度相关。与此同时，网络层、激励层技术专利授权量的增幅则相对平缓。这与激励层集成了经济因素，而网络层主要利用现有的组网方式和数据传播机制相关。截至2020年底，激励层和网络层的专利授权量分别为27件和13件，仅占全部区块链技术专利数量的2%。

3 我国区块链技术专利集中度测算分析

3.1 我国区块链技术专利权人的专利集中度分析

从表1统计的2013—2020年间我国区块链技术专利权人数量和专利授权数量变化可以看出，区块链技术专利授权伊始，平均每位专利权人只拥有1件专利。2015—2018年间，专利权人数与专利授权数量呈“双升”现象，专利权人数从10人增长到了358人，新专利数量则从2015年的16件增长到2018年的786件。从宏观角度而言，表1表明越来越多的专利权人拥有专利，这显示区块链技术授权专利具有分散趋势，但具体程度如何还应从微观角度进一步测量分析。

将2013—2020年间的区块链技术各专利权人所占的专利比例分别代入公式（1）和公式（2）得到表1所示的HHI指数值和E指数值。排除2019与2020年的特殊情况，整体上看，HHI值呈现下降趋势。2013—2015年的 HHI值均大于1800，2016年HHI值更是骤降为302且呈现持续下降趋势，这表明区块链技术授权专利具有分散的变化趋势。究其原因，这与同时期的政策具有相关性。2016年工业和信息化部发布《中国区块链技术和应用发展白皮书（2016）》，正式介绍了中国区块链技术发展路线以及未来区块链技术标准化的方向和进程。同年12月，国务院印发《“十三五”国家信息化规划》，首次将区块链技术列入国家级信息化规划内容。2017年国务院办公厅又发布《关于创新管理优化服务培育壮大经济发展新动能加快新旧动能接续转换的意见》，提出在区块链领域构建若干产业创新中心和创新网络。客观来讲，上述政策促进了区块链技术专利授权数量及其权利人的增多，特别是促进了拥有较少专利数量的专利权人数的逐年增多，由此导致专利呈分散趋势。

由表1可知，E值与HHI值呈反比趋势：随着HHI值的逐渐减小，E值却逐渐增大，而E值越大，专利集中度也越低，专利分散趋势越明显。因此E值很好地验证了HHI值测量结果的准确性。HHI值和E值两种专利集中度的计算结果均表明：我国区块链技术的专利集中度正在降低，专利呈分散现象。

表1 区块链技术专利权人与专利数量、HHI指数与E指数分析Tab.1 Blockchain Technology Patentees and Number of Patents，HHI Index and E Index Analysis

3.2 我国区块链技术分支领域的专利集中度分析

按区块链技术的分支领域计算其专利集中度得到表2。2013—2020年区块链技术授权专利主要集中于数据层和应用层，两个分支领域共占区块链技术专利授权总量的82.41%，而网络层与激励层专利数量相对较少，总和不足2%。整体而言，区块链技术专利的HHI值为234，处于高度分散状态。在区块链分支技术领域中，激励层技术的HHI值高于1000，而数据层、网络层、共识层、合约层和应用层技术的HHI值均低于1000，HHI值的不同说明上述各分支技术的专利集中程度各不相同：激励层技术的专利集中程度最高，而应用层技术领域内的专利分散程度最高。

表2 区块链分支技术专利集中度Tab.2 Blockchain Branch Technology Patent Concentration

由表2可知，区块链分支技术领域的HHI值和E值呈反比。以HHI值计算的专利集中度由小到大依次为应用层、数据层、共识层、合约层、网络层和激励层，而以E值测算的专利分散程度由小到大依次为激励层、网络层、合约层、共识层、数据层和应用层。因此，两种方法能够互相验证。

结合魏后凯分类方法，本文将表2中区块链分支技术的HHI值进一步分为4个类别［24］，具体如表3所示。我国区块链技术领域中，激励层技术属于高度寡占型，该分支技术专利处于高度集中状态。由于激励层技术集成了经济因素造成可专利性降低，该领域的专利权人与相关专利都较少。目前激励层技术的主要研发主体包括杭州复杂美科技有限公司和北京艾摩瑞策科技有限公司。网络层、共识层和合约层技术的专利处于中度分散状态，而数据层和应用层技术的专利分散程度最大，专利结构分类属于高度分散型。究其原因，我国重视区块链技术产业应用落地促使更多的专利权人将目光聚焦在应用层技术，而数据层技术中的数据存储、数据查询、数据管理、加解密技术也是相关研发主体的探究热点，因此上述两个分支技术中的专利权人便迅速增长，主要的研发主体包括腾讯公司、阿里巴巴集团和中国平安公司。值得一提的是，表3中的HHI值表明中度寡占的专利集中情况目前还未出现在我国区块链技术领域中。

表3 区块链分支技术专利结构分类Tab.3 Classification of Blockchain Branch Technology Patent Structure

3.3 我国区块链技术各省市地区的专利集中度分析

由表4可知，我国共有29个省市开展了区块链技术创新活动并获得了专利授权。整体上看，东部地区的专利授权数量普遍较高，中部次之，西部地区的最少。专利授权数量位于第一梯队的是北京、浙江和广东，这三个地区共授权专利1669件，占国内专利权人授权总量的70.27%，因此在我国区块链技术领域的竞争优势最为明显。值得注意的是，排名第二的浙江省虽然专利数量较大，但其专利权人却仅仅约为北京和广东地区专利权人数的一半。这也就意味着浙江的专利权人人均专利授权数量更多。因此预测浙江的专利集中程度较高，而北京和广东地区的专利集中程度低，专利分散明显。位于第二梯队的有江苏、上海和四川，这三个地区的专利数量均在100件左右，竞争优势较为明显。专利数量在10件以内的省市处于第4梯队，包括云南、天津、广西、黑龙江、海南等12个地区。以上12个省市的专利数量和专利权人都较少，专利仅掌握在极个别专利权人手中，因此专利集中程度较高。

表4 我国各省市的区块链技术专利布局及HHI值、E值变化1）Tab.4 The Layout of Blockchain Technology Patents in Various Provinces and Cities in China and the Changes in HHIand E Values1）

从表4所示我国本土各省市地区专利的HHI值和E值来看，共有11个地区的专利HHI值低于1000，包括北京、上海、广东、江苏、四川、山东、福建、重庆、安徽、湖北和湖南。相应地，以上11个地区的E值排名前11位。可以看出，这11个地区的专利数量在专利权人手中分布较为均匀。因此，专利集中程度较低，专利分散趋势较为明显。这与2018年以来中央和各地方相继出台多项政策逐步将区块链技术引导融入到服务实体经济方向上来有关。例如，上海、广州、青岛、杭州、重庆、北京、深圳、江苏、江西等地都相继颁布了区块链发展的专项政策。与此同时，包括阿里、京东等国内大型IT互联网企业纷纷布局区块链技术，初创企业进入井喷模式，因此上述11个地区的专利分散程度未来会更明显。此外，包括贵州、河南、辽宁、江西在内的18个地区的专利HHI值均高于1000，由此说明，以上18个地区区块链技术的专利垄断力度较强，专利集中程度较高，专利分散状况尚不明显。

这段颇为得体而诚恳的回答，给子女的铺张敲响了一记警钟，祁氏一门作为遗民表率，时时有大祸临头的危险，何况她的儿子还在进行着反清的活动。商景兰对此有着清醒的认识：富贵不可倚赖，惟有“清标”之行，可以不朽。因此后来祁家破败潦倒，但“清标”之行却永载史册。末句不仅是对子女的教诲，也是商景兰自身生命观的表白。经历故国沦亡、家庭破败，商景兰挺过了作为遗民大家庭的首领的种种压力，她的自我意识也随着岁月的磨砺而凸现，形成独立不迁的品格与气魄。

将上述29个省市的区块链技术授权专利的HHI值进行分类统计得到表5。整体上看，东部地区的区块链技术专利较为分散，而中西部地区专利较为集中。具体到29个区块链技术地区中，云南、浙江、陕西、天津、河北、黑龙江、山西、广西、吉林、甘肃、内蒙古、宁夏、海南和新疆属于高度寡占型，即上述14个地区的区块链技术专利目前处于高度集中状态。贵州、河南、辽宁和江西在内4个地区的区块链技术专利结构属于中度寡占型，专利集中程度较高。上海、广东、江苏、四川、山东、福建、重庆、安徽、湖北和湖南10个地区的专利结构属于中度分散型，竞争优势较为明显。而北京的区块链技术专利目前处于高度分散状态，技术竞争最为活跃。

表5 我国各省市的区块链技术专利结构分类Tab.5 Classification of Blockchain Technology Patent Structure in Various Provinces and Cities in China

4 研究结论与对策

4.1 研究结论

本文运用HHI指数和E指数测算了我国区块链技术的专利集中度，得出如下结论：

1）从我国区块链技术专利权人的专利集中度分析结果看，2015年起，我国区块链技术专利权人与专利授权量呈“双升”现象，越来越多的专利权人拥有专利。目前我国区块链技术的专利分散趋势明显，随着市场竞争力的增强、技术创新能力的提高，未来专利权人与专利数量还将持续增加，因此专利分散程度也会进一步加剧。

2）从我国区块链技术各分支领域的专利集中度分析结果看，6个分支领域中，仅激励层技术的授权专利结构类型为高度集中型，网络层、共识层、合约层则处于中度分散型，数据层与应用层为高度分散型，而且数据层和应用层的专利分散程度高于整个区块链技术领域的专利分散程度。这与我国政府鼓励探索研究区块链技术的应用，服务实体经济，研发主体重视数据层在内的底层技术发展相契合。

3）从我国区块链技术各省市地区的专利集中度分析结果看，国内共有29个省市进行了与区块链技术相关的专利活动，整体上东部地区授权专利较为分散，而西部地区的授权专利集中程度较高。具体地，云南、黑龙江、吉林等14个地区的授权专利为高度集中状态，而贵州、河南、辽宁和江西4个地区属于中度集中状态。北京地区的专利分散程度最大，技术创新最为活跃。上海、广东、江苏、四川、山东、福建、重庆、安徽、湖北和湖南10个地区为中度专利分散状态。专利分散趋势的加剧能在一定程度上反映该地区技术研发主体的增加。这也促使我国形成了包括环渤海、长三角、珠三角、湘黔渝在内的4大区块链技术产业集聚区。

4.2 研究对策

专利过度集中会造成专利垄断性过高、技术创新能力不足等弊端，而专利过度分散又易产生专利丛林、专利交易成本过高等问题。因此，针对上文专利集中度的分析，提出我国区块链技术发展对策。

2）企业层面：应在激励层技术上寻找突破点加大研发力度，并在数据层和应用层领域适当促进专利集中。我国区块链技术在激励层技术方面发展相对缓慢，整体呈现专利集中程度过高，技术体系不完善的状况。如今各国都在积极进行探索布局，我国应建立健全创新机制，促进激励层技术的专利适当分散，鼓励企业在该领域的竞争，争取在激烈的全球化竞争中取得更多的技术话语权。数据层和应用层技术专利分散程度过大会造成专利丛林、专利交易成本过高等问题，因此数据层和应用层技术领域的创新主体可以通过专利收购、组建专利联盟等方式将价值较高的区块链技术专利集中起来，从而有效避免专利过度分散带来的弊端，促进我国区块链技术领域的健康发展。

3）高校与科研院所：加强高校、科研院所与区块链企业的联合研发，建立合作共享的技术创新体系，避免区块链技术专利过度分散。我国区块链技术以企业研发为主，近年来研究区块链技术的高校和科研院所数量也在不断增加，后者往往拥有雄厚的研发优势。因此，应加强产学研结合力度，推动研发主体在市场机制下合作互补，不仅能够在很大程度上解决专利过度分散的问题，而且也能整合区块链技术创新资源，从而共同助推我国区块链技术的良性发展。