2022年度全球十大技术关键词

引言 Preface 2022年，世界仍在不确定中砥砺前行，而科技创新没有慢下脚步。 基于及时更新、全面覆盖、深度解析的知识产权数据，我们得以敏锐捕捉科技创新世界的清晰侧影，我们希望为过去一年的回顾总结提供一个来自技术进步的视角和来自数据的支撑。 我们深知每个专利文本是以文本的形式固化和呈现的技术成果，那么2022年一整年所新出现的专利文本，则代表了全球所有区域、所有行业、所有技术领域中全新涌现的研发成果。回顾2022全年，按照专利申请量“年度增长最快”来做跨行业的拉通比较，我们得以找到那些进展最迅速的前沿技术领域。这些进展最迅速的前沿技术领域，意味着可能有突破性的技术成果，也可能正深耕技术积累迭代而静待一个飞跃。它们是过去这一年里人类社会所创造的最具成长性的技术前沿，是无数科技创新主体凝心聚力钻研变革的潜力方向。它们可能是全新的替代性材料、摸索中的跨越式技术路线、乃至颠覆性的全新方法论，他们代表了2022年人类所力图铺筑的未来可能性。 在智慧芽的数据库中，我们有基于全球1.7亿条专利数据、通过AI手段深度学习加工而形成的60多万个技术主题标签词。立足技术进步视角，我们从中甄选出了满足一定专利申请量且年度专利申请增长最快的10个技术关键词，用以总结2022年度全球科技创新的前进步伐。 注： 我们采用“专利族”的口径来识别专利数量，剔除同一个研发成果在不同地区（受理局）的申请文本重复，最接近于“一项技术成果”的本质内涵； 我们采用专利申请的公开/公告时间点，最接近于专利的第一手信息。 2022年度全球十大技术关键词 智慧芽 2022年度全球十大技术关键词 捕捉正在快速进步的前沿技术领域 隐私计算 Privacycomputing 309.9% 数字孪生 DigitalTwin 205.3% 大数据时代的下一代基础设施，与区块链的应用结合是主要创新方向 引领第四次工业革命的先进技术，电力网络设施是最主要应用场景 纳米酶 137.8% 钠离子电池 134.5% Nanozymes 取代并超越天然酶，被广泛应用在多个不同领域，由中国开创并领跑全球 Sodium-ionBattery 锂资源限制下的替代解决方案，从实验室走向市场，中国动力电池企业加速布局 换电站 96.8% 硅光芯片 81.4% BatterySwappingStation 更好解决新能源电动汽车续航问题的技术手段，中国企业优势地位明显 SiliconPhotonicChip 绕过摩尔定律极限，全球半导体企业热情攻坚的全新技术路线 石墨炔 79.1% 脑机接口 76.8% Graphdiyne 最稳定的人工合成碳同素异形体，正加速向半导体和新能源应用端探索 Brain-ComputerInterface 突破人类物理极限的工具，仍处于理论研究阶段，少数公司向应用端积极探索 量子通信 72.4% 合成生物 71.5% QuantumTeleportation 量子科技最热门和最有前景的应用领域之一，量子密钥分发是创新最为活跃的方向 SyntheticBiology 设计、生产和组装生命体的颠覆性工程方法，科研机构仍是技术产出的主要来源 注：数字为2022年专利申请增幅 隐私计算 PrivacyComputing 2022年专利申请增幅 309.9% 在大数据时代背景下，数据的隐私安全正成为人们广泛关注的焦点。隐私计算技术通过对所涉及的隐私信息进行描述、度量、评价和融合等操作，让多个数据持有方在互相不信任的前提下完成联合计算，达到对数据“可用、不可见”的目的，有望成为大数据时代的下一代基础设施。 2022年隐私计算领域的科技创新呈现爆发式增长态势，全年共产生了455项技术成果，相较2021年同比增长了309.9%。“隐私计算+区块链”的应用结合是2022年隐私计算领域的最主要研发方向，这与2021年保持一致，预计未来几年各界创新主体仍会在“隐私计算+区块链”的道路上持续探索。 中国是隐私计算技术的最主要来源国和最大贡献国，对比2021年来看，中国在隐私计算技术领域的优势地位仍然在不断巩固。 作为一项保障数据安全的应用型技术，隐私计算的前20位技术贡献者都是公司，包括支付宝、蚂蚁等全球知名的第三方支付平台、互联网开放平台公司。在过去的一年里，来自中国深圳的致星科技在隐私计算领域的技术创新速度极快，专利申请量同比增长400%，高于整个领域的创新增速，已成为目前隐私计算最主要的技术贡献者。 突破的技术方向。 数字孪生 DigitalTwin 2022年专利申请增幅 205.3% 数字孪生是一种将现实实体映射在虚拟空间，从而对现实实体进行全生命周期监控和干预的技术，被广泛应用在飞机、轨道交通、汽车、电力、建筑等大型基础设施项目或大型高端设备制造中，因此被定义为引领第四次工业革命的先进技术。 在过去的2022年里，数字孪生领域快速涌现了3255项技术成果，同比增速高达205.3%，在模型构建、仿真模拟、传感器硬件等细分技术方向上实现突破性进展。 中国、美国、欧盟是2022年数字孪生的三大技术来源国。其中，中国是数字孪生技术发展的最主要贡献国家，有70%的专利均来自中国，与2021年相比提高了10个百分点。而美国、欧盟的技术贡献度均有所减弱，与2021年相比分别下降5%、1%。 德国的西门子连续两年成为全球数字孪生领域最主要的技术贡献者。而中国的大型电力央企国家电网和来自美国的全球IT巨头IBM则是在过去的一年里实现了快速的技术赶超，一方面说明了电力网络设施是数字孪生在2022年最主要的应用场景，另一方面也印证了模型构建、仿真模拟是2022年数字孪生主要 纳米酶 Nanozymes 2022年专利申请增幅 137.8% 自2007年中国科学家阎锡蕴院士首次发现Fe3O4纳米颗粒具有类过氧化物酶活性以来，成百上千种不同的纳米酶材料被相继开发出来，取代天然酶在生物医学、环境工程、检测传感等多个领域得到了广泛的应用。 近年来，在纳米技术、生物技术、催化科学、计算设计和理论计算的爆炸式发展下，纳米酶的研究创新取得了长足的进步。2022年全球共有351项与纳米酶密切相关的技术成果产生，与2021年相比增长了137.8%。2022年，纳米酶在即时诊断、检验检测、活性氧和氮物种消除、水污染处理等领域的应用得到了进一步的探索和升级。 2022年中国在纳米酶领域的研发创新力度进一步加大，与2021年相比，专利申请量同比增长了约130%，是全球纳米酶技术贡献度最大的国家。中国科研创新界实现了在自己开创的领域里领跑全球的目标。 作为一项基础性材料技术，纳米酶的主要创新主体基本为各类科研院所，Top20的技术贡献者中公司主体仅占3席，分别为来自中国云南的伦扬科技、中国北京的纳么美科技和中国河北的金益合生物。 钠离子电池 Sodium-ionBattery 2022年专利申请增幅 134.5% 钠离子电池是新能源领域的前沿方向，是在锂离子电池面临资源限制的现实下，探索的替代解决方案之一。 2022年，在经历过2020-2021年的研发低谷后，钠离子电池领域技术形成爆发式增长，相关技术成果达到2073项，同比增速高达134.5%，表现出强有力的冲劲。其中，中国始终是钠离子电池的绝对引领者，来自中国企业和机构的相关专利占比高达95.7%。 长期以来，钠离子电池仍然在实验室阶段，来自中国的中南大学、陕西科技大学等众多高校是技术研发的主要推动者。而2022年，企业开始掌握主动，全球动力电池巨头宁德时代及其旗下邦普循环全年共完成160族专利申请，超越所有高校、成为当年技术产出最高者，而亿纬锂能、中比动力、蜂巢能源也都加速入局，在2022年形成近20族专利申请。 在研发方向上，2022年，钠离子电池的技术突破重心也正在从电化学性能的改良走向循环稳定性的提升，致力于补齐与锂离子电池相比的短板。伴随技术的持续迭代，我们也将迎来钠离子电池在2023年首次实现量产。 换电站 BatterySwappingStation 2022年专利申请增幅 96.8% 至少一小时起步的充电时长给新能源电动汽车的出行使用带来了诸多不便，因此换电模式作为另一种新能源电动汽车续航问题的解决手段，因其短至3-5分钟的换电时长受到了人们的重点关注，有望成为新能源和电动汽车产业链的闭环关键点。 2022年换电站领域共产生了2295项技术成果，实现了96.8%的同比增长。其中，换电站建设、电池包、换电设备是全年研发活跃度最高的三个细分方向，延续了2021年的研发热点。 2022年中国在换电站领域的技术优势进一步加强，占全球相关专利申请的 96%，与2021年相比提升了近4个百分点。美国、印度、韩国、日本也在换电站领域作出了各自的技术贡献。 来自中国广州的奥动新能源技术创新表现抢眼，基于20多年的新能源汽车换电领域经验，以605族专利申请位列全球2022年换电站领域专利申请第一，同比增长220%，进一步夯实其全球换电模式开创与引领者地位。 硅光芯片 SiliconPhotonicChip 2022年专利申请增幅 81.4% 硅光芯片用光子代替电子作为传输介质，通信速度提升至千倍，被认为是半导体行业绕过摩尔定律极限的热门PLANB。 硅光芯片正处于产业化的初期，科技研发力量集中在产业界。过去一年里，全球科技创新企业共同构建起976件硅光芯片相关技术成果，同比2021年增长高达81.4%。 2022年，硅光芯片的技术攻坚仍然集中在部分关键工艺环节，光模块、光信号、激光器、耦合器等部件是最重要的研发对象。 在过去一年中，来自中国的海信宽带仍然是相关技术产出最多的企业，当年申请高达89族专利，英特尔、思科、霍尼韦尔等欧美老牌芯片及科技巨头也仍然占据主导，华为也位居前列。同时，2022年也涌现更多赶超者，美国的格芯、中国的台积电和联合微电子，挤进当年专利申请前十。 石墨炔 Graphdiyne 2022年专利申请增幅 79.1% 石墨炔被誉为最稳定的人工合成的碳同素异形体，由于特殊的电子结构及优异的半导体性能，在半导体、新能源、生命科学等领域都有革命性的应用潜力，有望成为“下一代奇迹材料”。 2022年，石墨炔领域形成相关技术成果265项，同比增速达到79.1%。相关技术研发正加速向应用端探索，涉及锂离子电池和半导体相关应用的专利数量分别占到当年全部专利的18%和14%，相比往年有大幅增长。 自2010年中国科学家首次合成石墨炔以来，中国科研界持续引领这一前沿领域的技术应用落地，中科院是其中最重要推动者，2022年相关专利申请占全部专利的5%。而在企业端，中国央企中石化和美国IT巨头英特尔是最积极开展相关技术储备的企业，相关专利申请分别为35族和26族。更多半导体和新能源相关公司也在试图提前布局石墨炔，美国的美光科技，中国的华星光电、贝特瑞等公司均进入石墨炔领域专利申请的TOP20。 脑机接口 Brain-ComputerInterface 2022年专利申请增幅 76.8% 随着元宇宙概念的爆火、脑科学研究的进步、可穿戴设备市场的多元化兴起，神秘的脑机接口技术正从科幻电影的主角演变为现实世界的工具，通过脑电波信号的采集、处理、输出和执行，帮助人类进一步突破自身的物理极限。 在过去的一年里，共诞生了624项与脑机接口密切相关的技术成果，相对2021年同比增长了76.8%。脑机接口装置和脑电波信号采集，作为脑机接口的最核心关键技术，仍是目前各界创新主体最主要的研发方向。 中、美、韩仍是2022年在脑机接口领域研发创新最为活跃的前三个国家，连续两年贡献了全球近90%的创新技术。 截至2022年，脑机接口技术的落地应用程度仍不足以助其登上各类现实应用场景的舞台，Top20的专利申请人中仅有5家为公司主体，其中4家均来自中国，分别为武汉衷华脑机、上海脑虎科技、北京脑陆科技和山东海天智工，剩余1家为法国公司NextMi