[论文解读] Interactive Overlay Maps for US Patent (USPTO) Data Based on International Patent Classifications (IPC)

Loet Leydesdorff, Duncan Kushnir+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2012

scientometrics and bibliometrics research参考文献 38被引用 4

一句话总结

本文提出了一种交互式可视化框架，将美国专利商标局（USPTO）的专利数据映射到基于引文网络生成的基底地图上，利用IPC分类（3位和4位层级）实现对技术组合的动态、时间标注分析。通过利用VOSviewer和Pajek，该系统使研究人员能够通过基于叠加的动画可视化，随时间追踪技术距离、多样性以及组织创新轨迹。

ABSTRACT

We report on the development of an interface to the US Patent and Trademark Office (USPTO) that allows for the mapping of patent portfolios as overlays to basemaps constructed from citation relations among all patents contained in this database during the period 1976-2011. Both the interface and the data are in the public domain; the freeware programs VOSViewer and/or Pajek can be used for the visualization. These basemaps and overlays can be generated at both the 3-digit and 4-digit levels of the International Patent Classifications (IPC) of the World Intellectual Property Organization (WIPO). The basemaps can provide a stable mental framework for analysts to follow developments over searches for different years, which can be animated. The full flexibility of the advanced search engines of USPTO are available for generating sets of patents and/or patent applications which can thus be visualized and compared. This instrument allows for addressing questions about technological distance, diversity in portfolios, and animating the developments of both technologies and technological capacities of organizations over time.

研究动机与目标

• 开发一种用于USPTO专利数据的交互式可视化工具，以支持对技术发展的纵向分析。
• 从专利之间的引文网络（1976–2011年）构建稳定的基底地图，作为专利组合制图的参考框架。
• 基于3位和4位IPC分类层级，实现用户自定义专利集合的叠加，以支持对比分析。
• 支持随时间演变的技术变革和组织创新能力的动画可视化。
• 提供一个公共领域、开源的工具链，使用VOSviewer和Pajek，实现对专利数据的可访问、可扩展的探索。

提出的方法

• 从所有USPTO专利（1976–2011年）构建引文网络，以生成代表技术关系的稳定基底地图。
• 使用USPTO的高级搜索引擎提取专利组合，并基于IPC分类编码将这些组合作为叠加层映射到基底地图上。
• 通过VOSviewer和/或Pajek执行可视化，实现对专利数据的交互式、可扩展且可动画化的表示。
• 系统支持3位和4位IPC层级，以实现对技术领域的精细化分析。
• 通过为不同年份生成连续的叠加层，实现基于时间的动画效果，从而追踪技术演进过程。
• 该界面公开可用且可自由使用，数据与软件均处于公共领域。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用基于引文的USPTO专利基底地图，构建稳定的技术参考框架，以可视化技术组合？
• RQ2 基于IPC分类的交互式叠加地图在多大程度上能够揭示专利组合中技术多样性和技术距离的模式？
• RQ3 对专利数据进行随时间演变的动画可视化，如何支持对组织创新能力与技术变革的分析？
• RQ4 使用VOSviewer和Pajek等开源工具进行大规模、交互式专利数据可视化的可行性与实用性如何？
• RQ5 公共领域、用户可访问的工具是否能够有效支持研究人员在无需专用软件或基础设施的情况下探索复杂的专利数据？

主要发现

• 基于引文的基底地图提供了一个稳定、基于网络的框架，可在不同时间段内实现专利组合的一致可视化。
• 在3位和4位IPC层级上的叠加地图能有效揭示技术聚类及其相互关系，支持对专利组合的详细分析。
• 对专利组合随时间演变的动画可视化，使研究人员能够追踪技术重点的转移以及组织创新轨迹的变化。
• 将USPTO的高级搜索与VOSviewer/Pajek集成，实现了对大规模专利数据集的灵活、可扩展且交互式的探索。
• 该系统成功支持对专利组合内技术距离与多样性的分析，为理解创新动态提供了洞见。
• 整个工具链——包括数据、软件和界面——均公开可用，支持专利与创新研究中的广泛访问与可重复性。