基于“任務(wù)流”模型的專利知識(shí)提取與重用研究

創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關(guān)科技成果進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計(jì)出具有科學(xué)性、新穎性及實(shí)用性的產(chǎn)品的一種實(shí)踐活動(dòng)。專利是創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要的結(jié)果形式，是設(shè)計(jì)者創(chuàng)造思維和創(chuàng)造技法的結(jié)晶，含有大量可以輔助后續(xù)創(chuàng)新的知識(shí)。然而專利文本晦澀難懂，應(yīng)用專利知識(shí)輔助創(chuàng)新困難重重，因此對(duì)專利知識(shí)的提取與重用的研究具有重要意義。

專利知識(shí)研究

當(dāng)前針對(duì)專利知識(shí)的研究，可分為宏觀和微觀兩個(gè)方向。宏觀研究指的是專利地圖的研究，是一種將某領(lǐng)域內(nèi)專利信息地圖化，通過(guò)圖表建立專利戰(zhàn)略、專利管理的理論和方法。微觀專利知識(shí)研究主要是針對(duì)單一專利文本的知識(shí)挖掘、提取和表達(dá)機(jī)制研究，可以理解為一種專利知識(shí)管理。本文的研究屬于后者。當(dāng)前，該領(lǐng)域內(nèi)研究的主要問(wèn)題是專利中非結(jié)構(gòu)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化，為設(shè)計(jì)中解決具體技術(shù)問(wèn)題提供參考。例如，浙江大學(xué)王朝霞博士從概念設(shè)計(jì)知識(shí)空間角度對(duì)專利知識(shí)進(jìn)行了分析，搭建了層次化的專利知識(shí)架構(gòu)，并且進(jìn)一步提出了基于信息抽取技術(shù)的專利知識(shí)挖掘模式。然而，這些研究成果對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中的概念設(shè)計(jì)的激發(fā)作用不足，而這種激發(fā)作用正是專利等參考知識(shí)的重要價(jià)值之一。

專利知識(shí)結(jié)構(gòu)體系分析

本文結(jié)合概念設(shè)計(jì)知識(shí)框架，即“需求-功能-原理-結(jié)構(gòu)”，以及專利文本的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)專利的知識(shí)結(jié)構(gòu)做了系統(tǒng)梳理。將專利文本中所包含的知識(shí)分為表層專利知識(shí)和深層專利知識(shí)兩大類。表層專利知識(shí)相對(duì)直觀，可以在專利說(shuō)明書的不同板塊中直接獲取，需求知識(shí)、結(jié)構(gòu)知識(shí)、功能知識(shí)、效應(yīng)原理知識(shí)均屬于表層知識(shí)。深層專利知識(shí)——?jiǎng)?chuàng)新原理知識(shí)相對(duì)隱蔽，需要在獲取表層信息基礎(chǔ)上作進(jìn)一步地推演。深層專利知識(shí)對(duì)概念設(shè)計(jì)的激發(fā)作用較強(qiáng)。

專利創(chuàng)新原理知識(shí)描述

專利中的創(chuàng)新原理知識(shí)有兩類，一是專利產(chǎn)品在“需求-功能”設(shè)計(jì)階段，功能結(jié)構(gòu)中所蘊(yùn)含的思維創(chuàng)新原理。機(jī)電產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過(guò)程分為需求設(shè)計(jì)，功能設(shè)計(jì)，效應(yīng)原理設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四個(gè)階段。功能指滿足產(chǎn)品需求的所有功能及功能關(guān)系集合，通常不偏向具體技術(shù)方案。在許多情況下，功能結(jié)構(gòu)可以在實(shí)現(xiàn)總功能這一目標(biāo)下進(jìn)行變異。這種專利文本中隱含著的變異路線或方法，即思維創(chuàng)新原理。另外一種創(chuàng)新原理知識(shí)是體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)某一具體功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的技術(shù)創(chuàng)新原理。分功能或子功能的實(shí)現(xiàn)依托于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得某一功能得以實(shí)現(xiàn)所采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法即為技術(shù)創(chuàng)新原理。其實(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段也存有思維創(chuàng)新原理，不過(guò)其主要存在于“需求-功能”設(shè)計(jì)階段。思維創(chuàng)新原理和技術(shù)創(chuàng)新原理能夠?qū)?chuàng)新設(shè)計(jì)從思維方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩方面提供最為直接和有力的支持。

基于“任務(wù)流”模型的創(chuàng)新原理知識(shí)提取與重用

任務(wù)流

機(jī)電產(chǎn)品由于其領(lǐng)域特性，有各種抽象的“流”穿插其中，有的貫穿始終如“能量流”，有的是階段性的如“信息流”，有的則是穿插和置換性的如“物質(zhì)流”。專利中的“任務(wù)流”是指產(chǎn)品使用過(guò)程中子任務(wù)運(yùn)作的關(guān)系集合，以時(shí)間為維度，子任務(wù)之間存在并行，順次，循環(huán)往復(fù)等各種關(guān)系。事實(shí)上，在專利中所有的“流”都可以用任務(wù)貫穿起來(lái)，分析一個(gè)有代表性的任務(wù)流程，就可以考察動(dòng)態(tài)的專利知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而更好地提取和重用專利知識(shí)。

創(chuàng)新原理知識(shí)提取

“任務(wù)流”與專利知識(shí)層級(jí)的結(jié)合

“任務(wù)流”以時(shí)間為維度，可以理解為用動(dòng)態(tài)的視角觀察專利，將專利理解為橫向任務(wù)進(jìn)程。同時(shí)，我們還可以以四個(gè)平行的專利知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)（需求、功能、效應(yīng)原理、結(jié)構(gòu)）為參考，從空間視角看待專利知識(shí)，將其理解為縱向?qū)蛹?jí)結(jié)構(gòu)。在“任務(wù)流”行進(jìn)過(guò)程中，四個(gè)知識(shí)層級(jí)有著同步、獨(dú)立的運(yùn)作關(guān)系。由“任務(wù)流”組成的橫向進(jìn)程和由層級(jí)結(jié)構(gòu)組成的縱向關(guān)系交織地構(gòu)成了專利創(chuàng)新知識(shí)的發(fā)掘平臺(tái)——“任務(wù)流”模型。通過(guò)對(duì)專利知識(shí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析，可以清楚地找到能夠用于專利深層知識(shí)（即創(chuàng)新原理知識(shí)）逆推的，彼此對(duì)應(yīng)的各層表層專利知識(shí)，而通常情況下，專利文本中的各層表層知識(shí)是零散的。

創(chuàng)新原理知識(shí)提取流程

機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新原理的提取需要借助“任務(wù)流”模型對(duì)表層知識(shí)進(jìn)行逆推，逆推而得的初始原理知識(shí)可進(jìn)一步借助TRIZ發(fā)明原理的語(yǔ)法模式進(jìn)行規(guī)范化表達(dá)。如果恰與某條TRIZ發(fā)明原理匹配則直接使用該名稱進(jìn)行表達(dá)，如果沒(méi)有可以描述該知識(shí)的發(fā)明原理則參考TRIZ的命名原則命名。

專利創(chuàng)新原理知識(shí)重用思考

逆推，并經(jīng)規(guī)范化描述后得到的創(chuàng)新原理與之前的“任務(wù)流”模型可作為專利文本的輔助形式一同輸出，為設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供支持。創(chuàng)新原理不是一個(gè)固定的工具或步驟，而是一套基于特定環(huán)境的觀察和思考的模式。因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題的復(fù)雜性，孤立的原理并不能很有效地指導(dǎo)設(shè)計(jì)，這種創(chuàng)新原理與“任務(wù)流”一同輸出的形式恰好給設(shè)計(jì)師一個(gè)審視的“角度”，一類描述的“語(yǔ)言”以及一種思考的“模式”。

總結(jié)與展望

本文對(duì)專利創(chuàng)新原理知識(shí)做了系統(tǒng)論述，并創(chuàng)新性地將“任務(wù)流”模型應(yīng)用于專利創(chuàng)新原理的提取和重用。本文成果或可用于智庫(kù)專利檢索輸出形式的方案設(shè)計(jì)，使用戶能夠相對(duì)容易和便捷地獲取專利深層知識(shí)——?jiǎng)?chuàng)新原理，從而激發(fā)概念設(shè)計(jì)，促進(jìn)創(chuàng)新方案的產(chǎn)生。 不足之處在于文中專利數(shù)據(jù)的采集、創(chuàng)新原理知識(shí)的推導(dǎo)以及可視化效果的輸出基本為人工操作，因此后續(xù)的工作重點(diǎn)將是運(yùn)用自然語(yǔ)言理解技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形手段真正實(shí)現(xiàn)該模型。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.041