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Data Mining von 200 Jahren Patentamtsaufzeichnungen, um die Natur der Erfindung zu enthüllen
Eine Möglichkeit, Erfindungen zu betrachten, ist als ein Prozess, der Technologien kombiniert, um ein menschliches Bedürfnis oder einen Zweck zu erfüllen. Mit anderen Worten, Erfindungen kommen nie aus dem Nichts. Sie bauen immer auf früheren Fortschritten auf, um etwas Neues zu schaffen.
So verwendet beispielsweise die Glühbirne Elektrizität, einen beheizten Glühfaden, Inertgas und eine Glasbirne; ein Tintenstrahldrucker beruht auf der Fähigkeit, Materie mit extremer Präzision zu positionieren und Tinte in sehr kleine Tröpfchen zu pumpen; und der Laser basiert auf der Fähigkeit, hochreflektierende optische Hohlräume usw. herzustellen. Alle diese Erfindungen stehen auf den Schultern früherer Fortschritte.
Aus diesem Grund betrachten viele Technologen die Erfindung als einen kombinatorischen Prozess – einen Spaziergang durch den gesamten Raum der technologischen Permutationen. Um eine neue Erfindung zu finden, kombinieren Sie einfach verschiedene alte Technologien neu.
Das ist zumindest die Idee. Aber wie kann man testen, inwieweit es wahr ist? Heute finden wir es dank der Arbeit von Hyejin Youn von der University of Oxford in Großbritannien und einigen Freunden heraus. Diese Jungs haben die Natur der Erfindung untersucht und sagen, dass es gute Beweise dafür gibt, dass es sich zumindest teilweise tatsächlich um einen kombinatorischen Prozess handelt.
Es gibt Arbeiten, die auf Daten des US-Patentamts beruhen, das ein ausgeklügeltes System von Technologiecodes verwendet, um die für die Neuheit einer Erfindung verantwortlichen Technologien zu klassifizieren. Erfindungen, die auf einer einzigen Technologie beruhen, haben einen einzigen Code. Aber diejenigen, die auf mehrere Technologien angewiesen sind, erhalten eine Kombination von Codes.
Das eröffnet die Möglichkeit einer interessanten Studie, heißt es. Da die Aufzeichnungen des US-Patentamts bis ins Jahr 1790 zurückreichen, sollte es möglich sein zu erkennen, wie sich die Codekombinationen im Laufe der Zeit verändert haben. Insbesondere soll aus diesen Aufzeichnungen hervorgehen, inwieweit Erfindungen die Weiterentwicklung bestehender Technologiekombinationen und inwieweit sie das Ergebnis neuer Technologiekombinationen sind.
Und genau das haben diese Jungs getan. Dazu behandeln wir patentierte Erfindungen als Technologieträger und greifen auf das ausgeklügelte System der Technologiecodes zurück, die das US-Patentamt verwendet, um die für die Neuheit einer Erfindung verantwortlichen Technologien zu klassifizieren, sagen Youn und Co.
Für jede Erfindung zählen sie die Anzahl der damit verbundenen Technologiecodes. Auf diese Weise können sie untersuchen, wie sich die Anzahl der Erfindungen und die Kombination von Technologien, auf die sie sich verlassen, im Laufe der Zeit verändert hat.
Inwieweit stützen sich Erfindungen also auf völlig neue Kombinationen von Technologiecodes? Wenn die meisten Erfindungen völlig neu waren, sollte der Prozentsatz hoch sein.
Wenn andererseits die meisten Erfindungen lediglich überarbeitete und verbesserte Versionen bestehender Technologien sind, würden sie von zuvor bestehenden Kombinationen von Technologien abhängen.
Die Ergebnisse geben einen interessanten Einblick in diese Frage. Sie gehen davon aus, dass etwa 40 Prozent der neuen Erfindungen auf bereits bestehenden Kombinationen von Technologien beruhen, während etwa 60 Prozent völlig neue Kombinationen von Technologien einführen.
Das hat wichtige Auswirkungen. Eine Idee ist, dass neue Erfindungen durch einen zufälligen Spaziergang durch den Raum aller möglichen Permutationen von Technologien entstehen können. Die Tatsache, dass 40 Prozent bereits vorhandene Kombinationen wiederverwenden, deutet jedoch darauf hin, dass die Erfindung nicht das Ergebnis dieser Art von Zufallssuche ist.
Youn und Co weisen darauf hin, dass bestimmte Teile des kombinatorischen Raums aus praktischen Gründen ausgeschlossen sind, wodurch Erfindungen wie explodierende Prothesen oder Espresso-Zahnbürsten ausgeschlossen werden.
Darüber hinaus schränken bestimmte Technologiephänotypen – bestimmte Betriebssysteme, Straßenabmessungen usw. – die Arten von Technologien ein, die später nützlich sein können. Und dies stellt eine weitere wichtige Grenze für die Arten von Erfindungen dar, die wahrscheinlich nützlich sind.
Aus diesen und anderen Gründen ist die Zahl der Erfindungen bei weitem kleiner als der schier unendliche Raum, den Kombinationen von Technologien bieten. Die riesige Kluft zwischen der möglichen und der tatsächlichen Anzahl von Kombinationen zeige, dass nur eine kleine Teilmenge von Kombinationen zu Erfindungen werde, heißt es.
Es gibt hier einen interessanten Vergleich zwischen der Art und Weise, wie sich Erfindungen und DNA-basierte Organismen entwickelt haben. Die biologische Evolution ist ein weiterer kombinatorischer Prozess, der auf nur wenigen Bausteinen – den proteinkodierenden Genen – beruht, die auf vielfältige Weise miteinander kombiniert werden. Das ist nicht unähnlich der Art und Weise, wie Erfindungen auf einer relativ kleinen Anzahl von Technologien beruhen, die auf unterschiedliche Weise kombiniert werden.
Darüber hinaus ist die biologische Evolution pfadabhängig, da der Erfolg einer Anpassung davon abhängt, in welcher Reihenfolge sie anderen Veränderungen folgt. Und sie wird letztendlich durch die Auswahl bestimmt.
Youn und Co sagen, dass es noch viel zu tun gibt, um die Verbindung zwischen diesen kombinatorischen Prozessen zu untersuchen. Das Studium von Patent-, vergleichenden und systemischen Aufzeichnungen von Erfindungen wird einen Weg eröffnen, quantitative Bewertungen für ein Gegenstück dieser Merkmale der biologischen Evolution in der technologischen Evolution vorzunehmen, sagen sie.
Womöglich. In jedem Fall birgt die Nutzung von Big Data zur Untersuchung der Natur von Erfindungen erhebliches Potenzial. Es gibt sicherlich noch mehr Juwelen in diesen Hügeln zu finden.
Ref: arxiv.org/abs/1406.2938 : Erfindung als kombinatorischer Prozess: Beweise aus US-Patenten