湘汉有恒技术趋势预见方法系列之一：技术成熟度曲线

湘汉有恒技术趋势预见方法系列之一——技术成熟度曲线（TechnologyMaturityCurve） 1 ——让科技情报更有价值—— 湘汉有恒技术趋势预见方法系列之一 技术成熟度曲线 科技创新情报研究系列2024年8月 目录 前言1 一、科幻概念2 二、基础研究3 三、应用研究5 四、小量试产8 五、规模量产14 结语15 前言 技术成熟度是指某项新兴技术在技术普遍发展规律中所处的发展阶段。技术成熟度评估（TechnologyMaturityAssessment，TMA）对科学研究、技术研发、企业科创、科技战略等工作具有重要意义。世界科技巨头非常重视技术成熟度评估工作，如美国航空航天局(NASA)、波音公司等将技术成熟度水平作为自身技术发展、技术应用的重要标准。 湘汉智库通过对众多新兴技术发展路径进行观察和梳理后发现，科技发展 路径普遍遵循——科幻概念、基础研究、应用研究、小量试产和规模量产——五个阶段的发展规律，且每个阶段均可通过科学计量方法和具体发展成果定义其现象特征。因此，该评估方法具有较强的客观性、准确性和可操作性。技术成熟 度随着五个发展阶段的发展而依次递增，技术的价值量也随之增长。基于此，湘汉智库绘制出反映技术基本成长规律的技术成熟度曲线（TechnologyMaturityCurve，如图1所示）。下面我们结合案例对该技术成熟度评估方法进行说明。 图1湘汉有恒技术成熟度曲线（TechnologyMaturityCurve） 一、科幻概念 一项科技发展的起点往往肇始于人们对未来的想象和憧憬。这些想象和憧憬往往会通过文学作品表现出来，从而引起更多人的关注和共鸣，造成较大的社会舆论影响。 例如元宇宙概念，它最早出现在1992年赛博朋克作品——雪崩》科科幻小说之中，作者斯蒂芬森创造了一个与现实世界紧密相连的三维数字空间，即“虚拟实境”（Metaverse），在其中即使现实世界地理位置彼此隔绝的人们也可以通过各自的“化身”（即“数字人”）进行交流和娱乐。而以大型语言模型为底层技术的通用人工智能（AGI）技术，源自于人们自古以来对无所不知、八面玲珑的“大神”一样的人的想象，体现这一想象的文学作品更是汗牛充栋。 二、基础研究 当人们有了对未来美好的想象和憧憬后，接下来的工作是科研人员对之进 行探索和论证，这个阶段以理论研究为主，称之为基础研究阶段。该阶段科研人员输出研究成果的主要形式是学术论文。基础研究阶段的技术发展特征是（1）前期：学术论文零星出现，并逐渐增多；（2）中期：学术论文数量持续增长（基 础研究成果持续积累）；（3）后期：学术论文数量仍然持续增长，同时出现少量的发明专利。 下面以元宇宙和大型语言模型技术为例进行分析。在2000年以前，有关元宇宙的学术论文已经出现，但发明专利申请量为零；在2000～2005年间，学术论文发表量从2000年的1,095篇，增长至2005年的2.809篇，而发明专利申 请量几乎没有；从2006年起，发明专利开始少量出现，之后呈现缓慢的增长态 势，其间学术论文发表量仍持续快速增长（如图2所示）。 全球元宇宙学术论文发表量和专利申请量年度走势图 35,000 31,502 30,000 论文发表量 （篇） 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 1,095 0 2,809 9 2,152 4,063 专利申请量 （件） 数据来源：湘汉有恒科技情报系统 图22000～2023年全球元宇宙论文发表量/专利申请量走势图 大型语言模型的论文发表量和专利申请量年度走势与元宇宙类似。在2000 年前，已有少量的大型语言模型学术论文发表，而发明专利为零。从2007年开始，大型语言模型发明专利开始�现，申请量为21件，此后持续增长，2017年达510件；在此期间，学术论文也处于稳定增长态势，到2017年增长至699篇 （如图3所示）。基础研究阶段是对某项科学技术的基本原理积累理论研究成果 18,000 全球大型语言模型学术论文发表量和专利申请量 21 0 数据来源：湘汉有恒科技情报系统 的时期，该阶段为下一步的应用研究做好了知识和人才储备。 16,00014,000 年度走势图 15,240 论文发表量（篇） 12,00010,0008,0006,0004,000 699 3,086 2,000 99 0 301 510 专利申请量（件） 图32000～2023年全球大型语言模型论文发表量/专利申请量走势图 三、应用研究 应用研究是在基础研究成果的基础上探索可能的用途，或者是为了达到预 定的目标而探索应采取的新方法或新途径。应用研究成果输出的主要形式是发明专利。判断某项科学技术是否进入应用研究阶段主要有三个指标，一是专利申请量出现显著的增长态势，这说明随着基础研究的逐渐积累，应用研究成果即专 利申请量出现涌现态势。专利申请量增长速度与应用研究成熟度成正相关关系。 二是专利技术应用领域分布具有较大广泛度，这说明该技术不仅仅适用于个别或少量领域，而是具有多领域的普适性，从而反映技术成熟度逐步提升，因此专 利技术应用领域分布的广泛度与技术成熟度成正相关关系。三是高价值专利出现并持续增多，其反映该专利技术达到一定的成熟度，有望进行产业化应用，且具有较大的市场前景。应用研究成果的积累助推了技术成熟度进一步提升，为下阶段的小量试产做好技术准备。 从图2可以看出，从2016年开始，元宇宙发明专利申请量出现显著增长， 该年环比增长了60%；在2016年及之前的专利内容涉及28个应用领域，其中仪器、运动附件、电气元件应用领域的专利最多，说明这些领域是元宇宙技术的热门应用方向，元宇宙技术在这些领域的应用也将相对成熟（如图4所示）。 从图3可以看出，大型语言模型专利早期的显著增长点在2019年，这一年环比增长率为56%；2019年及之前的大模型专利涉及22个应用领域，但所涉领域相对集中，这说明在2019年以前大模型技术只在少数领域产生研究成果， 其他领域尚未或较难产生应用价值（如图5所示）。 从图6可以看出，过去10年，元宇宙和大型语言模型领域高价值专利数量持续增多，这说明这两项技术在应用研究阶段的成熟度持续上升。 2016年及以前元宇宙专利技术应用领域分布 仪器运动附件电气元件运输和包装制造工具医药科学 气候可持续性 信息学娱乐建筑 机械设备家里用具 武器畜牧业 照明和加热设备化学仪器和方法 服饰纺织品和造纸 印刷植物学设备和方法 救生设备核工程装饰艺术 生物化学设备和方法 农业食物科学土方钻采纳米技术 10,385 4,293 3,200 575 371 296 184 170 154 60 51 45 36 30 27 22 21 18 17 15 8 7 6 3 2 2 1 1 专利申请量（件） 数据来源：湘汉有恒科技情报系统 图42016年及以前元宇宙专利技术应用领域分布 机械设备 170 运输和包装 79 医药科学 64 化学仪器和方法 22 运动附件 19 制造工具 18 服饰 14 印刷 13 家里用具 8 救生设备 5 生物化学设备和方法 4 照明和加热设备 3 娱乐 3 土方钻采 2 建筑 2 农业 2 食物科学 2 畜牧业 1 2019年及以前大型语言模型专利技术应用领域分布 仪器气候可持续性 电气元件 信息学 15,773 1,704 755 407 专利申请量（件） 数据来源：湘汉有恒科技情报系统 图52019年及以前大型语言模型专利技术应用领域分布 元宇宙与大型语言模型高价值专利年度数量变化态势 250 209 200 大型语言模型高价值专利 150 100 元宇宙高价值专利 147 50 0 2014201520162017201820192020202120222023 年份 数据来源：湘汉有恒科技情报系统 高价值专利数量（件） 说明：1）此处专利数量为每组简单同族专利由一个专利代表，且为授权专利数量；2）此处高价值专利是指价值量≥10万美元的发明专利。 图62014～2023年元宇宙与大型语言模型高价值专利年度数量变化态势 四、小量试产 随着应用研究成果的积累达到某个临界值，此时会出现少量创业公司试图将这些应用研究成果进行转化。在此过程中，创业公司需要探索适合该应用研究成果所代表的技术的应用场景，解决该场景中客户面临的实际问题，帮助他们实现降本增效。这是一个艰难的过程。由于创业公司从事的是前期科技成果产业化的探索性工作，市场对该新技术产品的接受度还很低，因此该阶段属于小量试生产阶段，其技术路线、产品效用和商业模式等均需接受并通过市场的检验。 小量试产阶段主要有三个观察指标：在前期，创业公司出现并逐渐增多，创业团队大多来自前两个阶段从事研究研发的人才；在中期，风险投资进入，投资者看好该技术产业赛道；在中后期，有若干独角兽公司①出现，其为将来上市做准备；在后期，个别细分业务方向的先锋公司将会上市。该阶段往往是某项新技 术“出圈”的时期，即从科研圈走出，进入公众视野。其间，“出圈”的临门一脚的力量往往来自明星公司或爆款产品，如元宇宙模型公司Roblox和大模型产品ChatGPT。 在2019年，国内元宇宙公司零星出现；2021年出现暴增态势，新成立的公司达194,016家，原因是2021年3月全球首家元宇宙游戏公司Roblox上 市，元宇宙概念迅速引爆全球。但在2021年之后，国内元宇宙公司成立数量出 现急剧下降态势（如图7所示）。从2021年开始，风险投资大规模进入元宇宙 行业，这一年全球元宇宙公司获得共109笔、总金额638亿美元的融资，2022 年增至125笔、共706亿美元，但2023年出现大幅下降（如图8所示）。从 2023年起，元宇宙公司成立数量和投融资规模均出现大幅下滑的态势说明，元宇宙技术产业在小量试产阶段进入冷静反思期。 ①独角兽公司，一般指成立不超过10年，估值超过10亿美元的创业公司。 26 254 4,048 2019 2020 2021 2022 2023 2024Q1～Q2 2019～2024年元宇宙公司年度成立数量 250000 200000 194,016 163,782 150000 100000 50000 36,414 0 数据来源：湘汉有恒科技情报系统 2021～2023年全球元宇宙领域投融资总笔数和总金额变化态势 140800 706 120 638 700 100 融资总金额 融资总笔数 600 500 80 400 60 125 109 300 40151200 20 26 100 0 2021 2022 2023 0 数据来源：Crunchbase、湘汉有恒科技情报系统 融资总金额（亿美元） 年度成立公司的数量（家） 融资笔数（笔） 图72019～2024年元宇宙公司年度成立数量变化态势 图82021～2023年全球元宇宙领域投融资总笔数和总金额变化态势 在这一阶段，全球元宇宙行业出现了一批独角兽公司（主要有6家，如表1 所示），其平均估值为150亿人民币（约21亿美元）左右，业务方向集中在游戏、社交、营销等对可靠性要求并非很高的细分领域，这说明元宇宙技术产业仍然处在小量试产阶段的非成熟时期。 序号 公司名称 所在国 估值（亿人民币） 成立时间 业务方向 表1全球主要元宇宙独角兽公司名单 1Animoca Brands 中国4202014元宇宙游戏 2小冰中国1402020数字人 3元象中国1302020AI驱动的3D内容生产与消费 4Mythical美国922018元宇宙游戏Games 5灵伴科技中国712014工业元宇宙 6NAVERZ韩国712020 说明：公司估值数据采集于2024年年初 资料来源：胡润百富、湘汉有恒科技情报系统 元宇宙虚拟社交平台 在2021年前，国内大型语言模型公司成立的数量较少，但在2022年显著 上升，达54,594家，2023年上升至155,771家，环比增长