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歐洲中小型深度技術(deep tech)企業在創新上落後美國

歐洲專利局(EPO)公布一份該局與歐洲投資銀行(EIB)的聯合研究,題目為「智慧聯網技術的深度技術創新(Deep tech innovation in smart connected technologies)」,對歐洲及美國的中小企業(SMEs)在深度技術領域的發展進行分析比較。

該研究指出,歐盟的中小型企業在先進數位科技的發展上,面臨獨特的障礙。雲端運算、物聯網(IoT)、5G網路及人工智慧(AI)經常被描述為第四次工業革命(4IR)的技術,也是構成深度技術的重要部分。數位革命以後,所謂4IR指的就是上述新科技如何融合物理、數位及生物世界。此新報告提供了一些建議,希望進一步刺激歐盟企業的成長,並促進歐盟深度技術的創新。

EPO局長António Campinos 表示,「從IoT到雲端運算、5G及AI,智慧聯網技術的創新正在全球加速顛覆現況」,「這些領域的歐洲中小型高度創新公司在提升歐洲數位科技的競爭力方面,能發揮決定性作用。此研究特別強調,扶植這些中小型新創公司蓬勃發展,所必須採取的政策及商業條件。」

EIB副總裁Ricardo Mourinho Félix表示,「智慧聯網技術對歐盟經濟成長的貢獻,到2030年將達2.2兆歐元」,「歐洲企業正在追趕其全球的領先同業,而投資於深度技術,對歐洲強化其先進數位科技的競爭力,非常重要。EIB集團及其夥伴已準備好隨時動用私人及公共投資,全力投入幫助歐盟企業發展深度技術,以促進繁榮。」

報告摘要

一、全球4IR專利活動占比─美國領先歐洲

在本報告研究期間(2010至2018年),全球4IR國際專利家族(IPFs)的申請數量將近20萬件。2018年,4IR IPFs占所有技術領域IPFs的10分之1。美國的4IR IPFs占比最高,達31%,其次是日本(18%);排序第3大,為歐盟27國,占比15%(歐洲專利公約38個成員國,占比19%);而南韓(12%)及中國大陸(11%)過去10年來,正快速追趕中。

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二、4IR技術相對優勢指標(RTA)─美國較具優勢

比較2010-2018年的4IR技術相對優勢指標(RTA),美國(RTA=1.5)居於領先地位,代表其4IR專業化程度最高,技術上具有相對優勢,其次是韓國(RTA=1.4)、中國大陸(RTA=1.1)、日本(RTA=0.8),而歐洲/歐盟(RTA=0.7)最低。

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三、4IR IPFs前十大申請人─美國比歐洲多

深度技術的領先創新者,正形塑未來的數位驅動經濟,隨著4IR帶來的顛覆現況,有些企業可能仍在辛苦掙扎,有些甚至會最終消失。2010年至2018年,雖然歐盟27國在4IR IPF的占比高達15%,排序全球第3大,惟缺少技術相對優勢,且僅有很少數能帶動歐盟4IR數位轉型的大型數位公司。2010年至2018年,4IR IPFs的前十大申請人(占全部的1/4)中,僅有2家是歐洲公司(即排序第8及9大的愛立信及諾基亞);對比之下,美國在前十大申請人中,就占有4家(排序第3、6、7及10大的高通、英特爾、微軟及蘋果)。為了確保歐洲企業得以掌握4IR技術帶來的商機,歐盟此時最重要的挑戰之一,就是培育快速崛起的新創公司,以強化歐洲在全球數位轉型的競爭力。歐洲數位戰略的目標,就是要讓這些充滿活力且快速成長的新創及小型企業群能獲得資金並壯大。

上述目標對正在發展可專利技術的4IR SMEs來說特別重要,即使深度技術的創新者經常擁有強大的潛能可以顛覆現況,但卻面臨需要高研發費用及市場與技術面的高風險問題。最近,因為COVID-19大流行,讓他們的處境雪上加霜,因此,採行適當的措施,以幫助歐洲的4IR SME獲得資金並成長,變得更加迫切。

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四、4IR SMEs數量及其IPFs占比,美國領先歐洲

以絕對數字計算,從事4IR技術發展的SMEs數量,歐盟也是落後於美國。2010-2018年,歐盟27國共計有2,634家4IR SMEs,貢獻了3,181件4IR IPFs,占同期EU所有4IR專利數量的10%。美國整體經濟中SMEs比重較低,但同期間美國4IR SMEs數量達6,157家,是歐盟27國的兩倍餘,所貢獻的4IR IPFs數量,占同期美國所有4IR專利的16%,且有較大的4IR平均專利組合。

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五、歐洲地區的領先國家

在歐盟境內,有最多4IR SMEs的國家,是德國(570家)、法國(400家)及義大利(273家),斯堪地那維亞半島的芬蘭(268家)及瑞典(234)也有很多4IR SMEs。歐盟以外,有最多4IR SMEs的歐洲國家,是英國(950家)、瑞士(254家)及挪威(117家)。

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歐盟的一些較小型國家,土地面積雖小,在深度技術創新上,卻比其他歐盟國家表現傑出。從「每百萬人口的4IR SMEs IPFs數量」與「4IR技術的相對優勢指標」的正相關(如下圖),可得知整體4IR技術越有優勢的國家,其SMEs在4IR技術的專利申請,以每百萬人口計的數量也越高,如芬蘭、瑞典、愛爾蘭及丹麥等小國,在4IR技術的表現優於其他歐盟成員國。特別是芬蘭及瑞典兩國,擁有高度集中的4IR SMEs,代表當地強勁的創新生態系(包括國際級4IR公司),兩國在每百萬居民的4IR專利數量及相對技術優勢指標的表現,甚至比美國更優異。反之,大型歐盟成員國,如德國及法國,在4IR技術上較缺乏相對優勢,它們的SMEs在4IR技術的專利影響力也相對較低,表現差強人意。

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六、調查結果

  • 本研究中接受問卷或訪談調查的歐盟及美國深度技術SMEs,大約有3/4提到,他們最常遇到的經營障礙是「資金的取得」及「缺少技術人才」。其中,有超過半數對政府所能提供的援助不滿意。相對於美國的SMEs,在歐盟的SMEs更能感受到政府支援不足、繁瑣的法規與稅務,以及市場太小是發展的主要障礙。
  • 歐盟27國草創階段的4IR新創公司(start-ups)及快速成長的4IR新創公司(scale-ups),被列入全球創新社群媒體平台Crunchbase的數量相對較少。根據Crunchbase的資料,歐盟的4IR SMEs得到正式資金的比例(59%),遠低於美國的SMEs(68%)。成立未達10年且員工少於50人的小公司在籌募資金上面臨嚴峻的挑戰,代表新加入的4IR中小型新創公司,在資金取得上處於相對弱勢。

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  • 研究顯示,歐盟及美國的4IR SMEs,都有比一般SMEs更高的投資強度(investment intensity,指每名員工的投資金額)、需要較高的研發費用,及將其創新商品化的時間。有超過25%的受訪歐盟及美國SMEs,認為過去3年投資不足。大多數的歐盟SMEs(56%)及美國SMEs(74%)預測,在未來5年4IR創新相關的投資會成長,且4IR創新技術的重要性會增加。當個別公司被問到,未來3年在4IR的投資是增加、減少或不變?回答幾乎是壓倒性的「會增加」,而且美國公司對4IR創新的未來重要性,更加樂觀預期。

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  • 接受調查的4IR SMEs中,有6成以上認為,申請專利可提升公司聲譽;約半數(歐盟27國49%,美國50%)表示,專利在獲得資金方面非常重要;但不到一半的4IR SMEs認為,申請專利可以增加公司營收。另有約80%(歐盟27國80%,美國83%)表示,投資人相當重視公司的智財策略。

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  • 接受調查的歐盟及美國4IR SMEs,其公司規模及年齡的分布相當近似:歐洲的4IR SMEs有80%的員工人數少於50人,且有42%的公司成立不到10年。美國的4IR SMEs的員工人數及公司年齡分布,大致與歐盟相似。

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  • 調查發現,超過90%的歐盟4IR SMEs表示,他們已經將4IR技術實施在公司的產品或服務上。歐盟27國4IR SMEs的主要布局領域在生物科技及醫療保健領域,每3家歐盟4IR SMEs就有1家實施於該領域,其他重要實施領域涵蓋運輸(19%)、資料分析與軟體開發(19%)及清潔技術(11%),此外,有44%的歐盟4IR SMEs從事硬體設備的製造(開發、建立及銷售實體商品)。美國4IR SMEs在專利組合布局領域的分布上,大致與歐洲4IR SME類似。

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  • 美國4IR SMEs的專利申請,多數是與4IR的核心硬體、軟體及通訊技術相關。在核心技術方面,歐盟的小國芬蘭及瑞典的4IR SMEs同樣表現突出,甚至更集中於核心硬體與通訊技術。此外,歐盟及美國各約有1/3的SMEs提出與資料探勘(data mining and exploration)相關的專利申請。

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  • 根據調查,歐盟的4IR SMEs中,有32%表示目前的主要營運重點是其所在國的國內市場,有57%認為歐洲是其未來營運成長的主要目標市場。相較之下,高比例的美國4IR SMEs以美國國內市場為主,有87%的美國4IR SMEs表示,目前是以美國國內為主要市場,有79%的美國4IR SMEs認為未來仍會以美國國內為主要市場,僅有13%認為歐洲是其未來營運發展的主要市場。有趣的是,歐盟27國的4IR SMEs中,有24%表示,未來5年會以美國為目標市場,但僅有13%的美國4IR SMEs認為歐洲是其未來營運發展的主要市場。此外,低於6%的歐盟/歐洲4IR SMEs認為,中國大陸是其未來5年的營運發展的目標市場。

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七、案例研究

本報告除了利用數據分析、問卷調查回饋,並進行案例研究。

【案例一】從車庫到證券交易所

發明:眼球追踪裝置

公司:拓比科技公司(Tobii AB)

領域:人機互動

國家:瑞典

Tobii AB(下稱Tobii),是一家瑞典的高科技新創公司,致力於開發及銷售與眼球追蹤與注意力相關的產品,如眼動儀,讓無法以言語或行動溝通的神經退化性疾病患者,得以透過無接觸的人機互動與外界溝通。眼球追蹤相關產品,也應用於其他領域,如電玩遊戲、消費者行為觀察及臨床診斷等。Tobii公司係由 John Elvesjö、Mårten Skogö 和 Henrik Eskilsson 於 2001 年創立。年僅 24 歲的 Elvesjö 在實驗室進行利用光學感測器,追蹤溶液中果肉顆粒的移動,當他緊盯著容器觀察時,發現光學感測器偵測到他自己的眼球移動,認為這項觀察深具發展潛力,之後遂開始了眼球追蹤設備的研究。其後,Elvesjö及Skogö發明了革命性的利用近紅外線微型投影機紀錄及追蹤使用者眼球移動的系統,並在2015年入圍歐洲發明家獎的中小企業獎。

近年來,Tobii持續擴大其專利組合,以吸引投資人、並讓產品更加多元化,技術更加精緻化。該公司的迭代式開發方法,需要強大的專利組合及定期投入資金。2007年至2012年間,經過幾輪的募資後,創投(venture capitalist)機構共投入了4,100萬歐元的資金。這些資金不僅用於技術研發,也讓Tobii得以探索眼球追蹤設備的新應用。在 2014年,為了擴張計畫及策略性併購,該公司額外再募得1,300萬歐元。

因為市場銷售成功,Tobii已從一家新創中小企業,迅速成長並擴大規模。目前,該公司分拆為二-Tobii 及其子公司(Tobii Dynavox),都在瑞典斯德哥爾摩掛牌上市。該公司目前在全球有14個辦公室,雇用約 600名員工。2021年營收入將近6,000萬歐元(約6.16億瑞典克朗)。

對Tobii而言,創新是其商業模式的重要部分,該公司擁有廣泛的智慧財產權組合,包括對圖像感測器數據的設計、控制及顯示(readout);實體整合技術、校準方法及系統配置;以及實現眼球追踪的演算法及方法等技術的權利保護。Tobii的專利組合延伸到特定產業如汽車、生物辨識、遊戲、顧客契合測量及穿戴設備等領域的使用案例。迄今為止,Tobii持有26件已核准歐洲專利,說明該公司在過去20年持續對智慧財產權的重視。

【案例二】廣泛的專利保護為商品化鋪路

發明:用於手術導航的影像技術

公司:Perceive3D (P3D)

領域:醫療器材

國家:葡萄牙

從大學將技術拆分並成立新創衍生公司Perceive3D (P3D),被證明是將這項醫學影像技術商品化的最好選擇,用廣泛的專利來保護發明,並在研發及核准階段整個過程都能持續獲得資金。

醫療產品的提供者使用結合電腦及攝影機的系統已達約30年,例如內視鏡檢查系統,在細小的軟管裝上一個小攝影機,將影像即時傳送至螢幕,讓醫生得以檢查病人的內臟器官。有些內視鏡裝有執行微創手術的工具。這些系統雖然可以改善病患復原情形,但有價格昂貴且笨重等缺點。

在葡萄牙科英布拉大學(University of Coimbra)任教的João Pedro Barreto教授及其博士生 Rui Melo,致力於研究內視鏡系統的攝影機校準及即時影像處理,他們很快地發展出早期的原型軟體,並意識到這項研發成果深具市場潛力。然而,礙於大企業通常不願意直接投資來自大學實驗室的技術,於是Barreto及Melo投入自有資金,並與大學簽訂專屬授權協議,創立了P3D公司,將他們的影像處理軟體推向市場成為商品。現在,P3D公司開發的影像技術在醫生執行人體手術時用於幫助導航,此系統相當精準並解決了一些人體工學及經濟的問題。

邁向新的手術觀念

在剛開始的研發階段,P3D專注於新的攝影機校準方法,用像素值及像素定位技術,以增進視覺化及糾正攝影機鏡頭扭曲或「魚眼」效果。之後,該公司發展出基於圖像的手術導航系統,結合手術前的3D手術計畫工具,與手術中擴增實境(AR)技術的即時指引,讓外科醫生能夠看到關節、骨骼或器官的「真實」影像,覆蓋於上的數位資訊或投影,都在同一個影像中呈現。這項設備,包括第一個以關節鏡進行微創手術的電腦輔助骨科手術(CAOS)導航系統。該系統可以相當精準且控制良好地在手術中的影片增加覆蓋層。

目前P3D提供的解決方案,簡單且具成本效益,可減少手術時消毒材料的使用量,讓手術過程更快且更符合經濟效益。該公司的軟體是普遍適用的,可在智慧手機、平板電腦或混合實境耳機等現成設備上使用,也可以搭配已有的手術攝影機一起使用。這種「開放手術」的新觀念,已減少使用非攜帶型且占據手術室珍貴空間的資本密集設備。

導航於此領域

2013年,「葡萄牙創投(Portugal Ventures」是第一家透過種子輪投資 P3D的創投機構。該筆資金支付初期的專利費用,並為該公司取得少數股份,公司創始人仍是最大股東。雖然IP相關費用消耗了大部分早期資金,但若沒有智慧財產權,要資助如此早期的研發計畫恐怕會更加困難。之後,在 2017 年,歐盟中小企業執行機構EISMEA給予P3D創投基金幫助該公司擴大規模。

最初,P3D在展覽會及其他活動向從業人員展示他們的技術。然而,為了避免技術細節被先前揭露以致喪失新穎性,他們把這些展示活動安排在專利申請之後。最近,P3D將其用於髖關節手術的導航系統授權給一家國際級的醫療植入物製造商,系統的開發階段相當成功,且預計在今(2022)年進入市場。同時,該公司也準備推出自有品牌產品—可以在智慧手機或平板電腦等小型設備上進行的全關節置換手術(arthroplasty)的導航系統。

P3D的技術可擴大應用於許多骨科(臀部、脊椎、肩膀)的醫療流程及解剖。市場潛力─包括開放及微創手術的應用─估計高達42億歐元。該公司的導航技術可以減少手術的修正。每年,約有31萬2,000名患者因為膝關節植入失敗而再次接受手術,導航的進步可以減少約20%的手術修正,節省醫療機構的花費約20億歐元。而對於病患來說,所省下來的是無法用價值來衡量的。

【案例三】:強大的專利幫助成長中的SME吸引大量投資

發明:讓鮭魚更健康的雷射及AI

公司:Stingray Marine Solutions

部門:海洋技術

國家:挪威

這家挪威海洋工程公司,靠著強大的專利吸引了250萬歐元的投資。有了這項資金的挹注,幫助它發展成為一家將除蝨技術,提供給100多個鮭魚養殖場的企業。

挪威是全球最大的大西洋鮭魚生產國,每年鮭魚產值超過64億歐元。儘管如此,該產業卻面臨著一個巨大威脅:海蝨。每年,鮭魚養殖業者花在控管疫情措施上的費用,就超過8億歐元。目前的除蝨技術有許多缺點,不但可能會釋放污染環境的化學物質,且一段時間之後,寄生蟲會對藥劑產生抗藥性,導致無效,且在除蝨之前,必須要停止餵食並以物理方式處理,過程中可能造成鮭魚死亡或阻礙它們成長,導致秤重出售的漁民經濟上的損失。

Esben Beck(2019年入圍歐洲發明家獎的中小企業獎)決定使用技術來解決上述問題。他發明了一個可以在鮭魚或鱒魚身上找到海蝨並用雷射消滅它們的機器人。這位挪威籍企業家,創立了Stingray Marine Solutions公司,把他的發明從地下室推向市場。

一項聰明的組合

這項名為Stingray的發明,是結合了人工智慧(AI)、3D電腦視覺及模擬演算法的機器人,可以在幾公尺外辨識鮭魚銀色皮膚上的深色海蝨(通常身長小於12 毫米),該設備還配置有立體攝影機,並利用AI來檢視影片鏡頭。

Stingray上有一台裝載有影像辨識軟體的電腦,針對鮭魚群進行掃描,只需7毫秒即可標示出海蝨的顏色及形狀。然後,該軟體會對鮭魚在水中的路徑進行建模,針對被鎖定為目標的海蝨,預測其未來的位置。然後,Stingray的可移動式鏡子將雷射光束聚焦到個別海蝨身上,並發射短脈衝強光(100-150毫秒),雷射的綠光波長在水下可以有效傳輸,同時在每次發射時提供足夠的能量來殺死寄生蟲。

Stingray每天可以殺死數萬隻海蝨,並且每週7天全天運行,無需人力介入。這套聰明的雷射除蝨電腦系統,有別於傳統的除蝨技術,不必將魚從養殖池中撈出,減少了致命的魚體接觸,讓魚可以活得更健康、體重更重,並確保不會把有毒的化學物質排入海洋環境。

當一扇門關閉時,另一扇門就會打開

這位出生於挪威特羅姆瑟(Tromsø)的發明家Esben Beck,在2000年初期,創立了 Beck Engineering AS,提供工程專業及設備,例如管線機器人。在2009年時,金融危機導致他的生計受到威脅,此時,Beck得知海蝨造成魚群的感染,立即想到可以用雷射光來燒掉這些寄生蟲—就像用陽光透過放大鏡燒死螞蟻一樣。也歸功於他對水底焊接知識的了解,他知道綠色的雷射光線在海裡的傳輸效果最好。

如同專利資料庫的檢索結果顯示,Beck用雷射光除蝨的解決方案,是獨一無二的,他於是申請專利來保護這項技術。從2011年起,Beck靠著當時尚未完成審查的專利申請案,募到了超過250萬歐元的政府資金及創投資金。他成立了子公司 Stingray Marine Solutions,並在自有資金及員工的額外贊助下,於2014年10月將機器人商品化。

如今,挪威100多個鮭魚養殖場使用了Stingray,共監測約4,000萬條魚。在裝有Stingray的養殖圍網中的鮭魚死亡率降低了一半以上,而且每條魚可以讓漁民多獲得半公斤魚肉的收益。由於沒有其他類似的解決方案可用,且原始專利仍然有效,Stingray Marine Solutions 已準備好擴大其在挪威及海外的市場占有率。

八、歐洲未來政策展望

為促進歐洲智慧聯網技術的創新,本報告提出以下歐洲/歐盟未來的政策展望:

  • 促進中小型企業在4IR技術的創新發展,強化數位能力及基礎設施,是確保歐盟在先進數位科技競爭力的一項優先政策。
  • 歐洲單一專利(UP)及單一專利法院(UPC)的建立將會有助於歐洲地區4IR SMEs的成長,讓他們在更多數的國家且更符合成本效益的取得專利權保護及解決紛爭。
  • 直接的政策工具(如具目標性的資金補助或超前布署的政策),將針對那些尚未具成本效益的技術創新提供協助。以政策幫助早期階段的技術,得以從實驗室研發(R&D)推向市場商品化,例如歐盟的大型研發計畫Horizon Europe將投入1千億歐元的研發及創新資金,是全球最大的科研創新計畫之一。
  • 對4IR技術創新的最大阻礙是缺乏資金,對中小型4IR SME更是如此,因此,受訪企業多數認為以政策提供資金的援助對他們是最有幫助的。過去10年,雖然有大量資金進入歐洲及政府的政策協助歐洲的早期新創公司,但較後期得以讓快速成長的新創公司(scale-ups)發展成國際領先的4IR大企業所需要的成長基金,取得管道則有所不足。為進一步促進歐洲創新生態系統的發展,啟動大型融資輪(funding round)(特別是在後期發展階段)及幫助新創公司在歐洲股票市場上市都是一個具吸引力的選項。

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  • 發布日期 : 111-06-17
  • 更新日期 : 111-07-11
  • 發布單位 : 資料服務組
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