- 1 -
中国科技论文在线
序贯创新条件下专利联盟的创新效应研究#
杜晓君，谢玉婷*
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20100042110012）；国家社科基金后期资助项目（10FJY003）
作者简介：杜晓君，（1964-），女，教授、博导，主要研究方向：跨国公司全球战略、全球价值链、国际
产业转移。
（东北大学工商管理学院，沈阳 110004）
摘要：本文针对序贯创新条件下专利联盟的创新效应进行研究，构建了一个专利积累产生序5
贯创新累计收益的动态博弈模型。通过将其与受专利保护条件下和无专利保护条件下创新效
应进行比较，结果表明在初期，尽管专利制度具有创新激励效应，但随着专利数量增多时激
励作用下降；而专利联盟使创新的概率不受专利数量增加的影响而仍然维持在较高水平。因
此，在累计创新的高技术产业，积极规划和建设专利联盟对于促进创新具有重要作用。
关键词：专利联盟；序贯创新；创新效应；动态博弈；创新的概率 10
中图分类号： 文献标识码：A
Research of patent pool's innovation effect in the condition
of sequential innovation
DU Xiaojun, XIE Yuting 15
(Business Administration School, Northeastern University, ShenYang 110004)
Abstract: In order to research patent pool’s innovation effect in the condition of sequential
innovation, this paper constructs dynamic game model that patents’ accumulation can produce
sequential innovation’s accumulated benefit. Through comparing pool's innovation effect with the
effects protected by patent conditions or not, the result shows that at the early stage, although 20
patent mechanism has incentive effect on innovation, with the growing patent number incentive
effect down; at the same time, innovation’s probability of patent pool gets away from the
influence of the patent number and still maintains at high levels. Therefore, in high-tech industries
existing cumulative innovation, planning and constructing patent pool actively has an important
role to promote innovation. 25
Keywords: patent pool; sequential innovation; innovation effect; dynamic game; the probability of
innovation
0 引言
专利制度作为促进创新和技术进步的重要政策工具，其重要机制就是赋予发明人一定30
的垄断权[1]。但是在一些累计创新的高技术产业，如半导体、生物技术、计算机软件业和网
络产业，专利制度导致了专利丛林的产生阻碍了后续创新活动[2]。专利联盟是多个专利拥有
者，为了能够彼此之间分享专利技术或者统一对外进行专利许可而形成的一个正式或者非
正式的联盟组织[3]。组建专利联盟较好的解决了创新和垄断的两难困境。本文研究的重点就
是专利联盟在保持专利制度垄断作用的同时如何影响创新。 35
1 文献综述
近年来，专利联盟对创新的影响，已引起了学者们的高度重视。Dequiedt & Versaevel
认为“形成专利联盟的可能”可以提高创新速度。研究结果表明，专利联盟的可能性对研发
活动有正面影响：在联盟形成之前，企业在创新上的投资随着时间向上倾斜，在联盟形成之
后则会显著降低[4]。Kwon 等在 Kim（2004）[5]纵向市场模型的基础上，前置了研发投资的40
博弈步骤，分析专利联盟对事前创新动机的影响。结果表明，专利联盟对纵向一体化企业和
- 2 -
中国科技论文在线
专业研发企业的研发投资，具有非对称的激励作用，且两类企业的研发投资是策略互补的关
系[6]。Llanes & Trento构建了一个以专利累进为特点的序贯创新模型，比较有联盟和无联盟
情况下各阶段创新出现的可能性。两种情况模型精炼马尔可夫均衡表明，在无联盟情况下由
于反公共品效应，累积许可费随已存在专利的数量增加逐渐提高，创新可能性逐渐降低趋近45
于 0。而在有联盟的情况下，由于联盟制定的打包许可价格协调了各专利权人的市场力量，
是整体边际收益与边际成本相等的合理水平，各阶段创新发生可能都维持在较高水平上，且
与无联盟情况相比有大幅度的提高[1]。Lampe & Moser 通过美国最早的缝纫机专利联盟
（1856-1877）的相关时间序列数据，对专利联盟对创新效应进行了实证研究。结果表明，
首先，联盟降低了成员企业的诉讼风险，但提高了外部企业的诉讼风险。其次，联盟成立的50
预期会激励企业研发活动和申请更多专利，但联盟成立后内部技术改进速度和专利申请数量
大幅降低，联盟存续抑制了内部技术创新。再次，与联盟的锁缝（lock stitch）技术显著竞
争的“链缝（chain stitch）”技术在联盟存续期间快速发展，且市场占有率提高，说明联盟
非但不会抑制反而鼓励了竞争性技术创新产生。最后，使用两类技术企业失败率的比较表明，
采用链缝技术的企业生存率较采用锁缝技术的企业要低得多，这说明专利联盟的垄断力量迫55
使新进入的企业转向了质量较低的技术[7,8]。
上述专利联盟对创新效应的研究，主要是从事后视角对专利联盟的创新效应进行了深入
讨论[1-8]。但是，创新对长期社会福利的影响往往比事后市场效率要大得多，因此基于多阶
段序贯创新，把专利制度对序贯创新产生的累积效应引入动态模型中，将得到更具实用性和
启发性的结果。所以本文在 Llanes & Trento（2009）以专利累进为特点的序贯创新模型上加60
以改进，添加了专利权人在各阶段对创新者收取的许可费保持不变的假设，应用
Kreps-Wilson的序贯均衡和 Stackelberg寡头竞争模型下的子博弈精炼纳什均衡，研究序贯创
新条件下对专利联盟外成员创新的影响。
2 创新效应模型
基本假设 65
假设创新是按序列进行的，且创新的序列 i=1，2，……，如果前 i-1个创新未实现，第
i个创新不可能进行。从形式看，模型是一个不确定结尾的多阶段博弈。在每一个阶段，只
有一个创新者存在。如果这个创新者进行创新，博弈继续并且可能产生进一步的创新。但如
果这个创新者不打算创新，博弈结束并且不再会有其他创新。
由此可见，创新过程具有确定性。在阶段 i，创新者如果进行创新，则需要研发成本ε 。70
同时，因为创新需要基于以前 i-1个创新，且这些创新在实现后就受专利保护，所以创新者
想进行创新，还必须支付相应的许可费 ic 。所以创新的总成本包括研发成本和支付给专利持
有人的许可费总和。
每一次创新都会产生一定的商业价值 nv ，这反映在最终产品市场销售新产品获得的收
入。该价值是创新者的私人信息。其他人只知道 nv 是一个在 0~1 区间的均匀分布，且累积75
分布函数 ( ) nn vvF = 。
每当一个创新实现，其后将被一个无限长的专利保护，这就意味着创新者在以后创新阶
段变为专利持有人，可以要求所有后续创新者支付新的许可费用。我们假设专利持有人在后
- 3 -
中国科技论文在线
续所有阶段设置的许可费用保持不变。所以创新的总收入等于创新的商业价值和未来许可费
产生的收入。 80
基于以上假设，第 n阶段博弈的时序如下：（1）前 n-1 个专利持有人设置许可费，设
第 i 个创新者设置的许可费为 ip ，i=1,2，…，n-1；（2）从分布 ( )NvF 中可以自然推断出
一个值 nv ，（3）创新者决定是否创新。
受专利保护条件下的创新效应模型
辅助命题 1：依据假设，在受专利保护条件下的各阶段博弈中，作为博弈的一方，专利85
持有人只关心未来许可费收入最大化，所以我们侧重研究专利持有人设置许可费和创新者是
否创新的问题。设 iJ 为专利持有人 i即之前的创新者 i的未来许可费收入，存在 n阶段是博
弈的最后阶段，且终止了这场博弈的原因是 n+1阶段创新者不打算创新，那么，各专利持有
人的预期许可费收入为
i
i
i
iiiii Jp
ppJ 11111 PrPrPr −−−−− +=
，其中 iPr 表示创新者 i进行创新的
可能性。 90
证：这一表达式我们可以采用倒推的方法证明如下。首先根据假设，n阶段后博弈结束，
不在进行创新，这就意味着专利持有人 n不能向之后的创新者收取许可费，因为已经没有创
新者愿意在这基础上继续创新，则我们可以表示为 0n =J 。接着我们倒推至 n-1阶段，此时
已有 n-2个专利持有人，创新者也即专利持有人 n-1如果决定创新，他将可以在随后的一个
阶段即阶段 n向之后的创新者 n收取许可费，但这一前提条件是创新者 n决定创新。所以专95
利持有人 n-1的预期许可费收入仅发生在之后的阶段 n且同时受到阶段 n-1时自身和阶段 n
时创新者 n的创新概率影响，所以 1-nn1-n1-n PrPr pJ = 。依照这一思路，我们可以推导出每一
个专利持有人的预期收入如公式 所示：
0
PrPr
PrPrPrPrPrPrPrPrPr
PrPrPrPrPrPrPrPrPr
111
243224322322
132113211211
=
=
…
…+…++=
…+…++=
−−−
n
nnnn
n
n
J
pJ
pppJ
pppJ
（1）
我们将公式 用递推方式则可以表示为： 100
i
i
i
iiiii Jp
ppJ 11111 PrPrPr −−−−− +=
（2）
命题得证。
辅助命题 2：作为博弈的另一方——创新者 n关心的问题是在阶段 n要不要创新，这取
决于创新预期可不可以给创新者 n带来收益，由此我们得出在受专利保护条件下，创新者 n
的盈利函数为 ( )εν −−+ nnnn cJI ，其中 ∑ −== 11ni in pc ， 其他
εν +≥+
⎩⎨
⎧= nnnn cJI 0
1
。 105
证：创新者 n的盈利等于收入减去成本。创新者 n的收入等于其在阶段 n创新的商业价
值 nv 和创新后在以后阶段预期可以收取的许可费总和支付给以前 n-1 个专利持有人的许可
- 4 -
中国科技论文在线
费总和 nJ 。创新者 n的支出等于阶段 n进行创新所需成本ε 和如果其要创新需支付给已有
的前 n-1个专利持有人的许可费总和 nc 。其中 ∑ −=− =+…++= 11121 ni inn ppppc 。所以创新
者的利润为 εν −−+ nnn cJ 。但是这一式子成立的前提条件是创新者 n决定创新，表示为110
1=nI （不创新时 0=nI ），则利润式子可以更为准确的表示为 ( )εν −−+ nnnn cJI 。其中
1=nI 当 且 仅 当 创 新 带 来 的 收 入 （ nn J+ν ） 大 于 其 成 本 （ ε+nc ） ， 即
其他
εν +≥+
⎩⎨
⎧= nnnn cJI 0
1
。
命题得证。
专利联盟条件下的创新效应模型 115
辅助命题 3：在专利联盟条件下，许可费由一个集体机构设置，联盟内部所有专利持有
人设置的许可费用相同。因为博弈第一阶段不确定有创新，所以只有当博弈进行到第二阶段
专利联盟才出现。在博弈的每一阶段，创新者一旦决定创新，他将成为联盟在后续所有阶段
的一个新成员，所以每一阶段博弈后，专利联盟的成员结构将发生改变，为了实现价格的对
称性，专利联盟建立的集体机构将在每一次博弈时设置一个许可费，假设在第 i阶段的博弈，120
设置的许可费为 ip 。若仍用 iJ 表示博弈阶段 i 时联盟成员的预期许可费收入，则
)(Pr 1++= iiii JpJ ，其中， iPr 仍表示进行第 i次创新的可能性。
证：在专利联盟条件下，当博弈进行到阶段 i 时，成员的预期许可费收入等于自阶段 i
创新者支付的许可费总和，即等于创新者 i、i+1、i+2……预期创新后支付的许可费相加。
创新者 i 如果创新，则需支付的许可费 ip ，但因为这一事件发生是有一定概率的，所以我125
们如果用 iPr 来表示创新者 i创新的概率的话，从创新者 i收取的许可费即 ii pPr 。依次类推，
从创新者 i+1收取的许可费为 11PrPr ++ iii p ，创新者 i+2的为 221 PrPrPr +++ iiii p ……将这些相
加，则得到式子 。
)(Pr
PrPrPr
1
11
+
++
+=
…++=
iii
iiiiii
Jp
ppJ
（3）
命题得证。 130
辅助命题 4：在专利联盟条件下，创新者 n 在阶段 n 的博弈中的盈利函数为
( )εν −−+ + nnnn cJI 1 ，其中 nn pnc )1( −= ， 其他
εν +≥+
⎩⎨
⎧= + nnnn cJI 10
1
。
证：同理，创新者 n的利润等于收入减去成本。其收入一部分来自于创新带来的商品价
值，另一部分来自于他的预期许可费收入。因为他在阶段 n才可能发生创新，所以他在阶段
n+1才有可能成为联盟成员，享受作为专利持有人收取相应许可费的权利，所以其收入等于135
阶段 n+1 联盟成员的预期许可费收入 1+nJ 。她的成本包括 nc 和ε 两部分，其中ε 仍表示创
新支出的成本。表示支付给以前 n-1个专利持有人的许可费总和，因为联盟由在每一阶段每
- 5 -
中国科技论文在线
个专利持有人的许可费相同，均为 np ，所以 nn pnc )1( −= 。而创新者 n只有当收入大于或
等于成本，即 εν +≥+ + nnn cJ 1 时才进行创新（ 1=nI ），否则不创新（ 0=nI ）。
命题得证。 140
无专利保护条件下的创新效应模型
辅助命题 5：在无专利保护条件下，我们假设有一个政策改革可以完全消除专利制度。
此时因为仿的结果，创新者从最终产品市场销售新产品获得的收入减少，即创新的商业价值
降低，我们假设创新者只能占有 nv 的一小部分 [ ]1,0∈φ ，另外上两个模型中出现的 nc 和 nJ
均等于 0。 145
证：由于不再受专利保护， np 即许可费就无从谈起，也就不会引起相应的收入或成本，
所以 0=nc 和 0=nJ 。
命题得证。
3 均衡模式分析
受专利保护条件下的均衡模式 150
命题 1：在专利保护条件下，创新的概率 2
3
4
Pr
t
ttJt nn −+=+= ，其中
1
1
1
1 −
−
=
=−−= ∑ nn
i
i ppt ε
。
证：由式子 其他
εν +≥+
⎩⎨
⎧= nnnn cJI 0
1
，我们可以推导出创新的概率：
ε−−+= nnn cJ1Pr （4）
当 n=2时，由公式 得
2
11
2
11
2
1 *1 ppt
tpptJ +−
−=
，其中 ε−=1t 。为了使 1J 最大化，求一155
阶导数得 2
1
1
ε−=p
。
当 n=3时，由公式 得
2
22
2
22
2
2 *1 ppt
tpptJ +−
−=
，其中 ε−−= 11 pt 。为了使 2J 最大化，
求一阶导数得 4
1
2
1 1
2
εε −=−−= pp
。
当 n=k时，由公式 得
2
11
2
11
2
1 *1 −−
−−
− +−
−=
kk
kk
k ppt
tpptJ
，其中
ε−−= ∑−
=
2
1
1
k
i
ipt
。为了使 1−kJ
最大化，求一阶导数得 1
2
1
1 2
1
2
1
−
−
=
−
−=
−−
=
∑
k
k
i
i
k
p
p ε
ε
。 160
- 6 -
中国科技论文在线
依次递推下去，我们发现许可费的设置服从一定的规律，并依照这一规律我们可以推导
出创新者 n将设置的许可费 n
np 2
1 ε−=
，并预测出未来许可费收入 2
3
4 t
tJn −= 。我们将 np 和
nJ 代入公式 ，得出创新的概率为 2
3
4
Pr
t
ttJt nn −+=+= ，其中 1
1
1
1 −
−
=
=−−= ∑ nn
i
i ppt ε
。
命题得证。命题 1说明：在受专利保护初期，创新的概率很高，但随着专利持有人与创
新者之间的博弈逐级推进，创新的概率会随着 n 的提高而下降。当 n 趋近于∞，专利保护165
条件下的创新概率十分小，接近于 0。这表明专利保护可以在短期内是鼓励创新的，但它在
长期内会失效并降低长期社会福利。
专利联盟条件下的均衡模式
命题 2：在专利联盟条件下，创新的概率递推式为
2
1Pr2
1
2
1Pr ++−= nn ε
。其中
}{ )1(2,1minPr1 ε−= ，当 n≥ 2存在一个常数结果 ε−=1Prn 。 170
证：由式子 其他
εν +≥+
⎩⎨
⎧= + nnnn cJI 10
1
，我们同样可以推导出创新的概率
ε−−−+= + nnn pnJ )1(1Pr 1 且专利联盟成员的问题是
)(Prmax 1++= nnnn
p
JpJ
n （5）
通过对一阶条件求解，我们计算得出这个均衡价格
1)1(2
2
)1(2
1
+−
−−−
−= nn Jn
n
n
p ε
。同时
创新的概率为 nPr =
122
1
++− nJnε
。将价格和概率代入 nJ ，我们得到 175
2
122
1
1
1 ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +−−= +nn J
n
n
J ε
（6）
这是一个一阶非线性差分方程。 nJ 随着 n从 0逐渐趋近于∞递减。
用递推式表示的概率结果是
2
1Pr2
1
2
1Pr ++−= nn ε
（7）
当 n≥ 2存在一个常数结果 ε−=1Prn 。为了确定 1Pr，我们先求得 2J = 2)1( ε− 。那180
么 }{ )1(2,1minPr1 ε−= 。
命题得证。命题 2说明：专利联盟条件下，联盟形成后创新的概率立刻出现小幅下降，
但之后会维持在一个远高于另两个条件下的创新概率水平。这表明专利联盟总体来说是鼓励
创新的，但为什么在形成初期会导致创新概率下滑，这需要通过具体的实证分析来加以解释。
- 7 -
中国科技论文在线
无专利保护条件下的均衡模式 185
命题 3：在无专利保护的条件下，我们推导出创新的概率是个常数，表示为
⎪⎩
⎪⎨
⎧
≥
<=
εφ
εφφ
ε
0
-1Prn
。
证：当失去专利保护时，每一阶段博弈的时序也相应发生变化：（1） nv 的值可以自然
被推导出；（2）创新者决定创新与否。很明显，如果 εφ ≥nv ，创新者进行创新，否则不创
新。由此我们得出创新的概率 nPr 是个常数并且当 εφ < ，等于 φ
ε−1
；当 εφ > 时等于 0。 190
命题得证。命题 3说明：在无专利保护条件下，创新的概率与博弈本身无关，只与创新
的成本和创新占有因创新产品产生的价值比例有关。因为，通常在无专利保护的情况下，模
仿使市场进入壁垒低，这意味着有更多的企业分摊创新带来的产品价值，所以创新者占有比
例较低，创新的概率也随之处于一个较低水平。
均衡模式比较 195
我们将这三种情况：受专利保护，无专利保护和专利联盟条件下序贯创新概率的变化表
示为图 ，其中研发成本ε =并且我们依据实际情况假定无专利的情况下 =φ （创新
者只占有销售新产品收入的 30%）。
图 1不同条件下的创新效应均衡 200
Fig. The balance of innovation effect under different conditions
对比受专利保护和无专利的情况，我们从图 1看到在创新初始，有专利存在时创新的概
率高于无专利时，但随着进一步的创新，概率下降且在第三次创新后就低于无专利情况下的。
图 1 只显示了 =φ 时无专利的创新概率。通过模型我们知道随着φ值的增加，创新的概205
率也逐渐增加且最大可达到 （当 1=φ 时）。所以专利有利于增加创新的概率取决于φ。
例如 1=φ ，专利只有利于增加第一个创新的概率。然而，即便在 =φ 时，概率增加的创
新数目也只是前两个。为使专利增加更多个创新的概率，这就要求φ必须十分小且趋近于 0
- 8 -
中国科技论文在线
（即在无专利时只占有极少）。
当创新的结果受专利保护时，形成专利联盟可以进一步增加创新的概率。图 1显示专利210
联盟下创新的概率总是大于有专利的情况。而且，在存在专利联盟时，随着 n ∞→ 时，创
新的概率并不接近于 0，且保持在较高水平。而有专利时，因为创新者的均衡许可费随着
n ∞→ 趋近于 0，所以受许可费的影响，其未来许可费收入和创新的概率也逐渐趋近于 0。
与无专利的情况对比，专利联盟是否优于无专利的情况取决于ε 和φ。如果φ低，专利
联盟有可能会增加所有创新的概率。如果φ过高，专利联盟如有专利一样，只会增加第一个215
创新的概率，而减少后期所有创新的概率。
4 结论
本文构建了一个专利积累产生序贯创新累计收益的动态博弈模型。我们将专利联盟条件
下的序贯创新均衡情况与受专利保护和无专利保护条件下的进行比较。结果表明：专利联盟
对创新的激励作用一直存在，且这种作用不会随着专利数量的增多而趋于 0，将最终保持相220
对高的创新概率。
本文研究表明，在累计创新的高技术产业，在产业发展初期，受专利保护条件下的创新
概率高于无专利保护条件下的概率，即专利制度具有创新激励效应；随着产业的发展，专利
制度对创新的促进作用降低，甚至低于无专利制度的情形，即专利制度将会产生抑制创新的
效应，而专利联盟使创新的概率不受专利数量增加的影响而仍然维持在较高水平，即专利联225
盟具有创新激励效应。本研究的政策含义在于，在累计创新的高技术产业，积极规划和建设
专利联盟对于促进创新具有重要作用。
本文研究揭示出在像电子，软件和硬件的复杂的产业中激励创新，专利保护在改善创新
的盈利，提高创新的概率上仍存在一定的局限性。正如模型显示的，在产业发展初期，专利
数量较少时，受专利保护条件下的创新概率能高于无专利保护条件下的概率。但随着专利数230
量的增加以及关系的不断复杂，由于专利持有人不协调的市场力产生了反公共效应，专利对
创新的促进作用不如之前，甚至出现低于不受专利保护条件下的。专利联盟的建立解决了专
利持有人之间的不协调，使创新的概率不受专利数量增加的影响而维持在较高水平。
近年来，随着经济全球化和知识经济的发展，专利日益成为国际市场竞争中重要的战略
资源。我国为增强国际市场的竞争力，已成为一个专利大国，但随着专利的增多，专利丛林235
问题不断产生，抑制了我国创新的进程。为保持经济健康快速发展，我国正处在加快自主创
新的步伐的紧要阶段。而积极规划和推动专利联盟组建，充分发挥其激励企业研发的积极作
用，可能是促进我国自主创新的有益产业政策。这将对我国制定相关产业政策有一定的指导
意义。
240
[参考文献] (References)
[1] Llanes G, Trento S. Patent policy, patent pools, and the accumulation of claims in sequential innovation [R],
Harvard Business school Working Paper, -005, 2009.
[2] Hellerm A, Eisenberg R S. Can patents deter innovation? The anticommons in biomedical research [J].
Science,1998( 280): 698-701. 245
[3] Shapiro C. Navigating the patent thicket: Cross licenses, patent pools, and standard-setting [J].Innovation
Policy and the Economy, 2001 (1): 119—150.
[4] Dequiedt V, Versaevel B PA. Patentpools and the dynamic incentives toR&D [EB/OL]. papers. ssrn. com
/so13/papers. cfm? abstract_id=988303, 2006-10-30.
[5] Kim S H. Vertical structure and patent pools [J]. Review of Industrial Organization, 2004, 25: 231-250. 250
- 9 -
中国科技论文在线
[6] Kwon Young-Kwan, Kim Yeonbae, Kim Tai-Yoo. Effects of Patent Pools On Innovation Investment - Ex Ante
Perspectives [J]. Journal of Business & Economics Research, 2008, 6(7): 27-42.
[7] Lampe R, Moser P. Do Patent Pools Encourage Innovation? Evidence from the 19th-Century Sewing Machine
Industry [R]. Working Paper, Stanford University, 2008.
[8] Lampe R, Moser P. Patent Pools and the Direction of Technical Change: Evidence from the 19th-Century 255
Sewing Machine Industry [R]. Working Paper, Stanford University, 2009.
