[논문 리뷰] Food Productivity Trends from Hybrid Corn: Statistical Analysis of Patents and Field-test data

Mariam Barry, Giorgio Triulzi외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 09.

Intellectual Property and Patents참고 문헌 11인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 1985년에서 2010년 사이의 특허 데이터와 미국 주 수준의 현장 시험 데이터를 사용하여 하이브리드 옥수수 생산성 추세를 분석하며, 일반화된 무어의 법칙 모델을 적용해 연간 수확량 향상률을 추정한다. 연구 결과, 일관된 연간 수확량 향상률이 1.2%에서 2.4%로 나타났으며, 특허 기반 추정치는 1.5%로 나타났다 (R² = 0.74, p < 1.37×10⁻⁸). 또한 2008년 이전의 특허 데이터가 실제 현장 성능을 가장 잘 예측하는 것으로 나타났고, 특허 인용 수는 장기적인 수확량 성능과 상관관계가 있으나 초기 인용 수와는 관련이 없었다.

ABSTRACT

In this research we study productivity trends of hybrid corn - an important subdomain of food production. We estimate the yearly rate of yield improvement of hybrid corn (measured as bushel per acre) by using both information on yields contained in US patent documents for patented hybrid corn varieties and on field-test data of several hybrid corn varieties performed at US State level. We have used a generalization of Moore's law to fit productivity trends and obtain the performance improvement rate by analyzing time series of hybrid corn performance for a period covering the last thirty years. The linear regressions results obtained from different data sources indicate that the estimated improvement rates per year are between 1.2 and 2.4 percent. In particular, using yields reported in a sample of patents filed between 1985 and 2010, we estimated an improvement rate of 0.015 (R2 = 0.74, Pvalue = 1.37 x 10^-8). Moreover, we apply two predicting models developed by Benson and Magee (2015) and Triulzi and Magee (2016) that only use patent metadata to estimate the rate of improvement. We compare these predicted values to the rate estimated using US States field-test data. We find that, due to a turning point in patenting practices which begun in 2008, only the predicted rate (rate = 0.015) using patents filed before 2008 is consistent with the empirical rate. Finally, we also investigate at the micro level - on the basis of 70 patents (granted between 1986 and 2015) - whether the number of citations received by a patent is correlated with performance achieved by the patented variety. We find that the relative performance (yield ratio) of the patented seed is positively correlated with the total number of citations received by the patent (until December 2015) but not the citations received within 3 years after the granted year, with the patent application year used as control variable.

연구 동기 및 목표

• 최근 30년간 다양한 데이터 자료를 활용해 하이브리드 옥수수 수확량 향상률을 정량화하는 것.
• 농업 생물기술 분야에서 특허 메타데이터가 실제 현장 성능을 대체로 사용할 수 있는지의 신뢰성을 평가하는 것.
• 특허화된 옥수수 품종의 실제 수확량 성능과 특허 인용 패턴 간에 유의미한 상관관계가 있는지 조사하는 것.
• 2008년 이후 특허화 관행의 변화가 수확량 향상 모델의 예측 정확성에 미치는 영향을 평가하는 것.

제안 방법

• 미국 주 수준의 현장 시험에서 확보한 하이브리드 옥수수 수확량 시계열 데이터에 일반화된 무어의 법칙 모델을 적용한다.
• 선형 회귀 분석을 통해 특허에서 보고된 수확량과 현장 시험 데이터로부터 연간 수확량 향상률을 추정한다.
• Benson과 Magee(2015) 및 Triulzi와 Magee(2016)가 개발한 두 가지 예측 모델을 적용하여, 특허 메타데이터만을 사용해 수확량 추세를 예측한다.
• 특허 승명된 70건(1986–2015년)에 대해 인용 수와 수확량 성능 간의 관계를 분석하기 위한 마이크로 수준 분석을 수행한다.
• 특허 출원 연도를 제어 변수로 삼아, 전체 인용 수와 승명 후 첫 3년 내 인용 수를 각각 분석한다.
• 특허에서 예측한 향상률을 실제 현장 시험 데이터에서 관측된 수치와 비교하여 모델의 타당성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최근 30년간 하이브리드 옥수수의 연간 수확량 향상률은 현장 시험 데이터와 특허 보고 수확량으로 측정했을 때 얼마인가?
• RQ2 특허 메타데이터와 2008년 이전의 특허화 패턴이 하이브리드 옥수수의 실제 현장 성능을 얼마나 정확하게 예측할 수 있는가?
• RQ3 특허 옥수수 품종이 받는 인용 수와 그 품종의 수확량 성능 간에 유의미한 상관관계가 있는가?
• RQ4 특허 승명 후 첫 3년 내 인용 수와 전체 인용 수를 고려할 때, 인용 수와 수확량 성능 간의 관계는 어떻게 다를까?

주요 결과

• 현장 시험 데이터와 특허 보고 수확량을 기반으로 한 선형 회귀 분석 결과, 하이브리드 옥수수의 연간 수확량 향상률은 1.2%에서 2.4% 사이로 추정된다.
• 1985년에서 2010년 사이에 출원된 특허를 활용해 연구는 연간 수확량 향상률을 1.5%로 추정하였다 (R² = 0.74, p-value = 1.37×10⁻⁸).
• 2008년 이전에 출원된 특허에서 도출된 예측 향상률만이 실제 현장 시험 결과와 일치하며, 이는 2008년 이후 특허화 관행의 변화가 예측 타당성에 영향을 미친다는 것을 시사한다.
• 2015년 12월까지 특허가 받은 총 인용 수는 승명된 품종의 상대적 수확량 성능과 정적 상관관계를 보였다.
• 특허 승명 후 첫 3년 내 인용 수는 출원 연도를 제어한 후에도 수확량 성능과 유의미한 상관관계가 없었다.
• 결과적으로 장기적인 인용 수가 초기 인용 활동보다 실제 성능을 더 잘 반영하는 지표임을 시사한다.