文摘
身临其境的技术以人为中心的cyberphysical系统包括广泛的概念,让用户在现实世界与虚拟世界的沉浸感。复杂的系统,如虚拟现实、增强现实脑-机接口和脑机接口是新兴身临其境的技术潜在的改善制造系统。行业4.0包括所有的技术、标准和框架的第四次工业革命促进智能制造。工业身临其境的技术将被用于智能制造业创新的背景下,行业4.0的人机接口。这项研究提供了一个全面的文献回顾,构建领域本体,表示专利metatrend统计分析和数据挖掘分析使用技术函数矩阵和强调技术和功能发展趋势使用潜在狄利克雷分配(LDA)模型。共有179名引用IEEE和专业数据库和2672项专利系统进行分析,以确定当前的趋势。本文建立了先进的以人为中心的发展必不可少的基础cyberphysical系统在复杂的生产过程。
1。介绍
行业4.0 (I4.0)是最新的数据和计算标准面向先进制造(1,2]。重点是放在cyberphysical等的部署技术系统(CPS)、物联网(物联网),和大数据分析实现制造业的成本和质量收益。部署有助于克服问题,如可伸缩性、分布、及时性、可靠性、安全性和容错。广泛的微分和负担得起的传感器在物理层面,处理在计算水平的增加,各种各样的数据用于分析在数据层面形式的过渡的三支柱的基础工业行业4.0 [1.03- - - - - -8]。表1显示了工业进化过渡导致技术从1.0产业转移4.0 [9]。进一步发展的基本用户界面(UI) VR-enabled CPS解释(10]。
目前的产品寿命短由于不断变化的消费需求。当加上需要提高产品质量和增加劳动力成本对于大规模定制,智能工厂成为I4.0[的目标3]。原则上,CPS microintelligence给工业对象。物联网能够连接到互联网的东西,结合大数据分析解决方案来优化生产系统具有持续学习能力。身临其境的技术帮助可视化实时数据和行为促进动态响应需求11]。身临其境的技术创建一个以人为中心的虚拟世界,人和机器无缝交互。
身临其境的技术提供了一个对象,否则虚拟环境在本质上通过集成视觉,声音,和触觉反馈(12]。有三个水平,身临其境的技术(13]。nonimmersive水平是一个台式电脑的经验,生成虚拟环境而不需要专门的硬件。semi-immersive级别使用真实世界的元素来构造虚拟现实应用,如申请建筑建模、飞行模拟器和机器人导航。用户导航的表示自己在虚拟环境中。完全展现出或neural-direct模式达到最高水平的虚拟现实。这个水平提供了一个沉浸在虚拟世界里,人类的大脑直接相连的数据库系统和观众的电流方向和位置在虚拟世界中有经验的展开。
这项研究的延续先前的研究领域的行业4.0 [14),工业CPS,物联网连接向以人为中心的行业4.0 [15,16]。这项研究的目标是整合和传播工业身临其境的技术(IIT)。这项研究提供了技术规范,IIT本体。定量和定性分析的技术出版物和专利形成当前IIT发展的基础。分析的数据集提取全球管理机构包括电气和电子工程师协会(IEEE),国际标准化组织(ISO)、工程和技术的机构(专业),国际电工委员会(IEC),医疗仪器的进步(AMI),美国专利商标局(USPTO)、世界知识产权组织(WIPO)和Guobiao标准(中国标准化行政GB)。研究结果和分析确定市场潜力的概述将身临其境的技术嵌入到先进制造业增长的好处。
2。域定义和动机
这项研究的领域包括虚拟现实(VR),增强现实(AR)和脑机接口(BMI)互换称为脑-机接口(BCI)。背景研究表明大脑增加虚拟现实领域的研究(5,10,11,13,17- - - - - -20.]。本研究的动机来自于一个身临其境的技术背景审查覆盖IEEE和专业的在线数据库。本研究中所开发的方法是通用的,可以添加额外的文献数据库来提高综合背景研究。审查指向BMI相关研究将作为一个推动者虚拟世界交互转化为现实世界的行为。背景信息有助于形成假设BMI在下一次工业革命将发挥关键作用。米尔格拉姆的reality-virtuality连续改造图1(21]。支持这种假设Lexinnova的通用虚拟现实景观专利分析报告22]。域定义解释在以下段落。
虚拟现实为设计师和工程师提供了创新的方式进行交互和协作,加速创造力和生产力。虚拟现实是一种主机模拟交互式3 d环境的技术。这个虚拟世界设计,以便用户发现很难区分现实和虚拟之间的差异。虚拟世界可以由穿着VR-enabled头盔和护目镜23]。从各个角度看到事件在浸泡和用户可以操作虚拟世界中的虚拟元素或结构。
增强现实(AR)结合混合现实(先生)或置换现实(SR)的虚拟世界和现实世界中混合身临其境的设置。基于“增大化现实”技术可以帮助设计人员和开发人员在应用程序中创建图像混合现实世界的元素。用户可以与现实世界的虚拟互动内容和区别(23]。脑机接口是一个框架,有助于创建一个人脑和机器之间的通信通道。有三个类别,入侵,semi-invasive和无创性bmi指数。侵入性手术bmi指数微电极阵列置于大脑的皮层区域。Semi-invasive bmi指数是电极放在大脑的暴露面使用electrocorticography (ECoG)。无创性bmi指数使用传感器和电路放置在头皮测量电势产生的大脑脑电图的磁场称为脑磁图描记术。无创性BMI在信号与系统(使用脑电图显示了显著的进步11]。稳态视觉诱发电位是基于大脑电信号时生成视网膜是由视觉刺激兴奋。这种技术是首选的大脑连接研究,因为良好的信噪比(24]。我们目前研究的焦点是一种无创性评价BMI,而被视为虚拟现实的技术进化和基于“增大化现实”技术,使用户能够行动构想在虚拟世界转化为行为在现实世界中。
3所示。研究方法和结构
系统回顾交叉引用技术出版物和必要的专利。给出了详细的方法作为研究结构流图2。域定义是本研究的主要构建块和反映当前状态的科学。主要领域技术评论(域定义)是紧随其后的是关键术语识别和本体的一代。领域本体和模式关键术语作为进一步的文献和专利查询输入搜索。查询执行的结果是大量的发表和专利数据。出版数据手动审查、分类和组织的基础上,引用计数。这种方法有助于确保高覆盖率的当前状态相关的出版物。专利文档文本和数据挖掘,利用计算机辅助算法,描绘底层专利景观。结果是交叉引用来提高评估准确性。此外,结果作为输入识别关键技术发展趋势。
本研究的目的是了解结构和技术的机会,标准和知识产权IIT的域。方法始于域识别相关术语的定义。域范围考虑本研究是身临其境的技术在工业和制造业。域定义是紧随其后的是文献综述和关键术语语料库的创建。IEEE和专业的web浏览器用作搜索平台收集文献和关键术语和审查是基于引用的顺序降序排列。自顶向下和自底向上的方法是用于构建的关键术语语料库,组织技术规范,创建领域本体。本体是每次迭代增强相关关键术语标识。本体生成的测试使用专家评审和细化。专利搜索使用知识产权执行搜索接口在网络上。常规分析专利卷信息转换成等基本推论最高权利人和专利代码。 The cross-referencing of these results helps validate the direction of research. Further, the analysis uses a technology function matrix (TFM) and latent Dirichlet allocation (LDA) to model IIT patent groupings.
解冻是专利地图,帮助可视化定量专利信息的技术和专利景观的功能特性。TFM包括关键技术方面对轴和一个关键功能在另一个。规范化术语频率(NTF)值计算的关键术语。NTF价值越高,更重要的。一千一百年关键项限制应用于图书馆的每一项,以确保准确性。专利文本挖掘的频率执行条款在每个专利用于计算NTF的值。专利文档NTF向量与术语库NTF向量来确定专利属于一个特定的技术或功能并分配给相应的细胞TF矩阵。最后TFM愿当所有专利的专利数据集完全重复。
主题建模是一种统计方法寻找话题,发生在存档的语料库。LDA是熟练的无监督算法信息检查(25]。主题建模是广泛应用在许多行业对不同采矿函数(26- - - - - -32]。结果被用来制定业务目标和核心策略,了解专利动力学是有益的。LDA应用程序允许识别当前的行业趋势和新兴应用程序有用的额外研究和商业化。一致性检验是由交叉引用的技术规范与专利分析的结果。
4所示。身临其境的本体技术和关键术语
本体是在域的集合与可视化属性、关系和关联。领域知识本体结构,使领域知识的重用,使域假设显式(33]。技术评论结合专家评价用于生成本体图表示3。因为许多次要的VR和基于“增大化现实”技术的高度相关,它们合并成一个科技集团。这种方法可以提高查询性能和减少冗余。有些缩写通常应用的领域术语。以下缩写用于表示本体模式IIT图所示3:(1)3 d:三维空间(2)脑电图:脑电图(3)SBCI:自学脑机接口(4)数控:计算机数值控制(5)PLC:可编程逻辑控制器。
本体在图表示3中身临其境的技术最高层VR紧随其后,AR, BMI。每个域以下关键术语,在每个部分字母顺序排列。从异构数据源的知识相结合,形成一个模式为一个统一的视图。虚拟现实的关键术语和AR源于(10,13,34- - - - - -47]。体重指数的关键术语源于(17- - - - - -20.,24,48- - - - - -52]。关键条款是预处理来消除冗余值和综述了通过本体整合前主题专家。本体提供了一个角度解决互操作性问题带来的语义障碍(53]。结果代表了显性知识包含在虚拟现实中,AR和BMI域类型的工业和制造业领域内的软件应用程序。本体验证解释部分6,7,8,9交叉引用专利和技术分析结果。
5。技术审查和规范
在1990年代,许多公司未能实现虚拟产品和服务的市场。任天堂虚拟男孩被中断一年之后市场介绍54]。计算机的处理能力的增加使得身临其境的当前市场成功的技术。虚拟现实、AR和BMI被引入的市场渠道,包括工业和消费应用程序(23]。从IEEE的理论和方法论的贡献和当前知识和专业出版物身临其境的技术被用来收集数据。IEEE和专业数据库代表广大科学界的研究工具来促进高级搜索优化和下载。多样化的报道研究期刊、会议、电子书,相关技术标准帮助用户收集数据的当前状态的艺术。搜索反映了出版数据表。表2,2010 - 2016年的数据集,行2,用于获得初步的背景和推论。4,表的数据行2,用于IIT的文献综述和本体生成。
文献分类需要主题专家(SME)集群出版数据集,如图4。出版物属于应用程序组的IIT集成封装研究产品/概念设计、机器人控制和设备制造。出版物培训组封装研究专业培训系统制造、技术转移,人力资源开发使用3 d操纵者。出版物案例研究组封装IIT研究工业机器人技术,半导体芯片形成和破坏为生产线环境感知机制,与计算机辅助设计(CAD)交互,视觉传达的方法。出版物硬件组封装研究IIT定制动作捕捉设备,脑电波捕获、自定义显示对于车辆的环境,和专门的头安装显示器。出版物仿真组封装研究逃逸车辆,精密焊接、动力电池生产、磨轮的装置。出版物算法组封装为脑电图信号特征提取,研究几何畸变的校正,为结构优化遗传算法。出版物的审查小组由文学评论与虚拟现实在中国的生产线。出版物软件组封装研究运动跟踪和眼睛定位在虚拟现实显示器。出版物运动组封装研究人类和机器人导航方法和运动机能学IIT环境。 Publications in the interfacing technology group encapsulate research for IIT interoperability for the brain with 3D applications for hardware devices and software platforms. Publications in the brain study group encapsulate research on a wheelchair, unmanned aircraft control, a virtual avatar for gait adaptation, temporal perception using VR neurocognitive, and brain imaging for concussion assessment.
重叠在VR等主题,应用,研究和观察到的接口从手动审查和集群。重叠加强假设(图1),米尔格拉姆的reality-virtuality连续是未来工业VR的推动者和基于“增大化现实”技术的产品。以下部分提供一个整合的重点从文学和技术规范。引用的数据集是有序的和时间的降序排列,以确保最大覆盖关键技术规范。
技术分析人士预测,身临其境的技术,如基于“增大化现实”技术和BCI / BMI将商业成功23]。沉浸式虚拟现实和基于“增大化现实”技术是用来训练飞行员克服恐惧的高度以及迷失方向飞行演习。虚拟现实的帮助下,科学家们更好的可视化模型和理解化学反应与增强的视觉细节。建筑师使用虚拟现实可视化和改变结构的视角和模拟走过原型建筑。虚拟现实还提供了潜在的博物馆和艺术画廊,让游客获得更多来自遥远的距离。虚拟计算机是门户访问物理经验和可视化。领先的身临其境的框架包括眼睛和微软全息透镜的裂痕。这些成本高效的应用程序获得了相当大的市场份额作为计算机辅助设计(CAD)接口的解决方案。身临其境的技术使设计师和工程师合作项目从多个位置。微软、苹果、三星、HTC, Facebook,和索尼主要投资者在这些技术(23]。浸泡,当结合物联网(物联网),承诺的新时代技术行业4.0叫做互联网的存在(IoP)或互联网的经验(埃克斯波特学院)。中小企业分类结果在图表示4显示应用程序相关文献具有数量最多的出版物紧随其后的是培训、案例研究和模拟。工业VR技术规范出版物提供了高引用下面的段落。
工业虚拟现实文学表明工业训练对高等教育创新的需求很高。三维可视化和计算机硬件的进步导致越来越多的培训材料。公司、专业人士和研究人员创建交互式虚拟现实教育环境(36等),数学(MAVLE)使用VR(虚拟学习环境55]。Microsoft Visual c++编程平台被用来识别机会,降低成本,提高竞争力在产品开发生命周期的许多地方56]。基于虚拟现实的法国海军航母管理系统(加斯帕)演示了进一步工业虚拟现实的功能。加斯帕模拟环境建模、组织过程和验证使用VR应用程序(57]。虚拟漫步工厂提高效率。动作捕捉传感器记录用户的室内运动和算法化这些动作的虚拟世界。虚拟漫步减少健康问题,减少劳动周转率,降低成本(38]。VR制造业降低成本和所需的时间从产品概念到生产。处理的进步,光学可视化、电源管理和数据科学正在VR传统制造业和产品实现一个可行的解决方案37,58]。
工业增强现实文学出版物的数量最高其次是案例研究,工业机器,硬件定制和运动相关的研究。中小企业分类显示所有出版物的高引用应用程序相关的工业过程的支持。工业基于“增大化现实”技术的应用等领域的设计、规划和生产、abd服务和维护。德国大众汽车制造商不断致力于AR-based工厂计划流程。大众报告,基于“增大化现实”技术的系统应用程序增加可靠性(39]。基于“增大化现实”技术应用于航空维修允许知识的有效转移提供新的视角与戏剧性改善维护任务(41]。基于“增大化现实”技术应用在验收测试有助于实时比较计划对于一个给定的项目。比较现实的和使用专家启发式自动验证(42]。操作员安全工业物料管理和处理是至关重要的。AR系统部署在放射性物质处理可以添加虚拟数字模型到视频流,增加运营商的观察范围,减少疲劳。这个概念是由辐射信息叠加在真实的验证数据流(46]。
IIT大脑接口文学分为侵入性,semi-invasive,无创性类。工业BMI面积noninvasive-centered。中小企业分类显示,非侵入式工业BMI出版物都集中在虚拟现实领域,其次是算法和案例研究。前引文分布在一系列的案例研究、模拟、流动的研究中,脑电图研究,监控,软件算法和硬件。要点表示技术规格列在下面。BCI作为游戏的支持系统控制提供了一种新的3 d环境中导航和互动的方式。支持的交互是侵入性的脑活动,记录使用脑电图电极。这有助于创建一个“think-and-play”用户体验游戏的未来,已成功应用于机器人控制(18,48]。另一种广泛使用的技术被称为功能性磁共振成像(fMRI),神经成像过程基于磁共振成像。功能磁共振成像的大脑活动是通过检测血液流动的变化。功能磁共振成像技术导致更高的激活和提高任务的性能51]。BCI在VR允许个人直接与环境进行交互,而不是一个电脑显示器确保更高的沉浸和与计算机的交互(19]。BMI申请轮椅控制类似于开车。电动机执行和运动图像仿真表明控制和准确性20.,49]。技术规格说明潜在的工业机械手臂控制大脑接口应用程序。该地区未来的经济增长需要物理科学家之间的合作,神经科学家、工程师、和社会和行为科学家(17]。最后,发布元数据的地理分析表明,中国最多的出版物领域的工业虚拟现实和基于“增大化现实”技术,紧随其后的是德国。美国拥有最多的出版物领域的BMI / BCI研究和出版物日本和加拿大紧随其后。
6。专利搜索和统计分析
本体在图表示3用于生成搜索查询的德文特河创新(DI)体系。DI系统自动将搜索查询转换为布尔值的格式。DI搜索确保准确和更广泛的数据进行分析和推理生成。搜索范围包括从著名的全球制造业经济体专利数据库。数据集过滤使用九年从2007年到2016年不等。
本体在图3代表了IIT层次结构。本体是一个更高的维度需要维减少和简化的可视化表示。这一步的本体转换为搜索查询,DI专利搜索系统使用数据集作为输入来生成专利。这种转换中使用经验进行专利搜索查询优化。高频词识别在文献回顾独立专家审查。表3代表中关键术语DI系统输入格式:第2列代表一个话题,过滤关键词过滤标准和范围,第三列显示生成的布尔搜索查询。
上面的查询的结果是根据派生本体分成两类。VR和AR包含1995项专利在629年德温特世界专利索引数据库(DWPI)分类家庭和BMI包含677项专利在427年DWPI家庭。为景观分析专利数据时,数据从定性和定量的角度评估。统计和定量分析有助于确定指标和比率。定量信息在本节代表本人和国际专利分类(IPC)分析虚拟现实,AR, BMI。
表4提出了一个统计分析,确定了技术领域的十大受让人IIT。最高权利人分析表明,精工爱普生的大多数工业虚拟现实和基于“增大化现实”技术领域专利28项专利。精工爱普生是日本最大的拥有成像相关的制造商之一,其次是韩国电子电信有11个专利。LG显示器和现代汽车10项专利。技术规范的部分5虚拟现实技术广泛用于汽车工业(39]。现代汽车的位置,第三是文献综述和专利数据分析之间的交叉引用。表5提出了三星电子作为最大的受让人BMI地区26项专利和占15.76%的市场份额。松下是下一个最大的受让人有13项专利。Thalmic实验室有13个专利,可穿戴技术的创造者。微软的专利在虚拟现实中,AR, BMI。微软拥有8项专利在VR和AR代表大约6%的所有专利。微软拥有8项专利的BMI与大脑连接的额外的9项专利技术通过其辅助微软技术许可。
全球顶级VR IPC类,基于“增大化现实”技术,和BMI实用专利如表所示6。虚拟现实之间有重叠,基于“增大化现实”技术和BMI的IPC类。IPC分类分析显示了两个类别中的前三名IPC G06F引用电子数字数据处理。G06F子类包含专利处理处理或运输的数据和数据处理设备,如电动数字数据处理器。G02B分类光学和子类包含专利处理镜头或棱镜(光学系统设计产生现实的图像);G06T分类成像和子类包含专利处理图像采集,反馈,水印和压缩。表6表明,IPC类A61B H04W, G06K专门用于大脑连接。A61B类是专注于侵入性和semi-invasive大脑连接。这个类是指诊断和手术及其子类处理接口,整形、护理设备,和治疗或保护眼睛或耳朵。H04W类是专注于无线通信所需的与关注协议,连接,和信息。G06N类处理算法、平台和体系结构所需的生物计算(59]。
在每年的基础上应用程序的虚拟现实和基于“增大化现实”技术的专利领域显示了指数增长从2014年339年的出版数量,394年,118年和579的应用程序数,138年,2014年和79年,2015年和2016年。BMI专利数据显示低卷直到2014年专利的稳定增长。总共有81拨款对24应用在2016年。这个比例将降低成本的传感器、执行器和控制器技术再加上先进的生产需求14]。
地理专利分布分析显示中国领先公司作为受托人在工业虚拟现实相关的专利。这种增长的结果移动平台公司包括小米、华为、Pico VR,宝丰莫杰,Deepoon。紧随其后的是美国,韩国位居第三。美国公司是领先的受让人在BMI的协同界面(MMI)和直接神经接口(DNI)专利。美国有大量的工业企业和研究大脑研究中心与政府政策和激励措施相结合。以下部分是文本挖掘技术应用于构建TFM基于LDA和集团专利地图的见解和推断从IIT数据集和外部的交叉引用。
7所示。专利技术矩阵构造函数
技术功能矩阵(TFM)是一个独特的专利数据分析方法。专利地图可视化定量专利信息的技术和专利景观的功能特性(15]。TF技术框架由列和函数列。构建一个矩阵的常规方法是手动阅读专利文件,把它们塞进一个矩阵。IIT TFM使用文本挖掘潜在定性概述IP动态。使用本体的构造TFM图表示3。生成的步骤提出了TFM流程图如图5。TFM构造使用VR、AR和BMI技术和工业工程功能本体的关键术语。
TFM建设使用专利数据集和IIT本体作为主要的输入。本体分割技术和功能词库。创建了TFM结构与技术相关关键词身临其境的构建块分配给技术轴。工业应用功能关键词被分配到轴的功能。规范化术语频率(NTF)基于文本挖掘术语应用于提取关键术语来表示 的乘法 ,的倒数 ,的总和除以 ,在哪里是一个术语在所有文档集合,在所有文档集合的一份文件,所有的文档集合的总数,词的频率出现在文档 , 在文档的总数吗 ,和是单词的总数在所有文档集合。图6是TFM生成过程的一个例子。每个单词的NTF价值加权值为每个指标和术语库比较IIT的专利数据集。专利的假设是high-term重复属于一个特定的技术或功能。协会的程度之间的专利和术语库是由NTF的总和值出现在关键字同时专利和词库。自专利项频率大小影响,矩阵进行标准化需要NTF总价值中所示 是因变量(NTF值),是总体均值,总体标准偏差。阈值应用于去除不相关专利对于一个给定的项。使用的阈值是第三个四分位数的值中位数之间的中间值和给定数据集的最高价值。逻辑分配进入细胞解冻是确定每个指标下的单词和下面的单词是否专利匹配。如果相等,则指定单元格的值是1;否则,它是0。专利的项为每个指标比较表是由一个求和的值每个专利词NTF值在每个指标术语库。关键字表示每个专利和每种技术或功能指标。求和的值被认为是每个专利和技术之间的相似性水平或功能指标。专利被视为属于函数的集合或技术集。技术和功能专利数量的结果计算独立和两个矩阵相乘得到最终的解冻。
IIT TF矩阵提出了表7。TFM建议基于“增大化现实”技术的增长,和传感器在工业功能域支持专利。要求多样的传感器在物流和原型设计功能触发传感器技术的653项专利数量增长。工程工具的集成和收敛的作用,方法,和需要处理的接口,脑-机和虚拟现实技术连续占据位置与447年和384年的专利。传感器技术相比,有更少的专利电极技术,显示了IIT支持无损传感方法,对侵入性或semi-invasive方法。关联TFM顶部IPC分析的结果提出了部分6,我们可以推断,光学、传感、加工是最具竞争力的地区。因为有更少的工业安全地区专利这可能是一个未来的专利领域扩张。光学传感和处理沉浸式系统是至关重要的元素,因为人眼限制显示放置3 - 4厘米远离眼睛。光学的发展将使镜头在身临其境的技术更人性化。VR核心专利的数量的减少可以看到TFM的数字。这是虚拟现实技术达到成熟和利用技术如AR和BMI。这一发现进一步支持米尔格拉姆的reality-virtuality连续扩张假设提出了部分2。AR技术进步的专利在原型设计、电子商务、物流、工业生态系统和制造设计功能建议需要未来的可持续工业标准化研究的互操作性。
8。LDA专利主题建模
LDA的生成统计模型主题建模。LDA用于建模描述给定文档称为主题(27,30.,31日]。LDA最初介绍了文本数据建模,并使用单词在一个文档。主题生成是基于单词在一个文档的概率分布比传统剥夺了词的频率。模型的假设是,话语有强大的语义信息和文件类似的主题将使用类似的组词。因此,文档被视为一个潜在的主题和主题概率分布的概率分布在单词。LDA模型已经扩展到其他应用程序,如语义注释在卫星成像,社交媒体标签、自然语言处理、对象识别、垃圾邮件过滤,深采煤、和故障识别26- - - - - -32]。LDA选择概率的专利分析,因为之前的应用程序和验证各种袋模型和更高效率的证明在非结构化文献数据聚类系统评价(60]。本节是LDA模型用网络方法的实现模型主题IIT专利数据61年]。
LDA专利是语义词汇的生成模型基于通用连续潜伏参数混合隐藏的话题。每个主题的特征是词汇的词汇和代表每一主题分布。主题的混合物用于表示一个语料库的专利每个主题使用其专利分布。假设有 单词词汇表和主题的专利语料库与专利。让代表单词的数量th专利在语料库和狄利克雷分布的先验参数向量和 。在每个主题的专利分布,让 的话题th词专利可能属于我们是一个多项式分布随机变量与参数向量 来自 。因为一个词结构代表一个主题,每一主题分布是必要的。每一主题分布,让 是th词专利和这个词可能是分配给一个话题,即 。因为主题是由话说,让与多项分布随机变量 ,在哪里 采样于 (25]。模型的结构之间的关系上面的参数在板符号如图表示7。每词主题和主题的联合分布的专利分布描述 在哪里是一个矩阵维度 由行向量张成 。此外,通过整合 和 ,联合分布(3)派生 。之后,之前的参数向量和被使用的在线方法近似(61年,62年];最后的专利主题的任务是确定。例如,对于专利话说,来确定是否包含潜在的主题 ,(4)是利用。对于任何 , 图中给出的流程图8概述LDA应用程序所涉及的步骤。IIT从部分专利信息标题、抽象、总结,并宣称提取,过滤,清洗、预处理和标准化,形成专利数据语料库。文档项矩阵然后生成的LDA的对象是训练了术语的一代。选择标准是用于过滤方面的兴趣。方面超过最低数量的专利被认为是合成专利主题。提取LDA主题分组和分析。
LDA应用模型的虚拟现实、AR和BMI数据集的2672项专利在467年主题平均22项专利的主题。专利文件中包含大量技术法律信息,是主观的。自动选择最优考虑的主题代表语料库的数量仍然是一个需要解决的问题。自不足数量的主题呈现专利组太粗,过多的主题选择。详尽的专业技能进一步用于制造的解释和验证。主题专家使用专利池许可管理地区的经验来确定最适合的。类似的验证方法是应用于验证人类流动区域发现使用LDA (63年]。IPC类代码交互检验应用手动进一步验证结果。专利频率较高的结果表明,尽管主题代表一个更广泛的技术领域,主题较低频率代表非常具体的技术发明专利。此外,188主题比较语义是常见的术语。中小企业推动手册项减少产生一个特定的IIT专利主题词典(表8)。
减少条款从分析形式获得六组。光学组平均36项专利和包含相关发明专利与光线和显示器的行为及其与三维飞机IIT上下文。下面的所有权总结提供了一个快照,逐项的机构持有。摘要包含样本技术分析的基础上减少对应条款细节。精工爱普生与专利制造导光管设备,虚拟图像显示装置,光学元素,图像显示设备和偏振光分离设备。日本电装等公司LG、三星、摩托罗拉、高通在显示装置和抬头显示器制造专利。硬件组的物理组件的集合构成IIT包括传感器、执行器,电路,计算元素。该集团的平均26项专利。顶级受让人不同组根据小标题项。英国央行和LG等公司已大量出现在触摸屏技术的硬件水平。 Examples of inventions in this group are the Korea Research Institute of Standards and Science’s patenting in the elastic tactile sensors and Samsung’s physical button display module. The software group contains patents consisting of information, data, and computer programs. The group has an average of 37 patents. The Advanced Telecommunication Research Institute International’s patent on brain information processing software, Apple’s programmable tactile touch for interfacing, Baidu on line network technology patent on transaction information systems, and Guangdong Coagent Electronics gesture and voice control systems are some grants in this group.
组包含专利相关的交互用户与系统或其他用户交流。该集团的平均30项专利。央行技术专利的可穿戴的交互技术,神经控制粮食的专利,Ethicon Enco手术Inc .)专利目标眼睛一瞥指导。通用汽车,华为设备,和广东的专利覆盖头部显示器交互技术。现代汽车公司的专利专利主题集团下的例子。解剖组包含专利相关的结构、特点和功能的人体解剖学IIT的角色和意义。感觉反馈专利AliphCom和央行技术面临动作捕捉方法头安装显示系统,以人为本的中心交互共存专利相关的移动终端和培训方法,一个人,和手指操作车辆的现代汽车公司。工业集团代表专利应用于工业工程的背景,包括组装、制造、焊接、汽车、和工具。该集团的平均17项专利。组包含专利相关自适应交互系统由安徽农业大学,三维GIS系统由北京华电天一,智能北京镜头旋转云石和VR焊接林肯全球教育系统。
领先的国家减少术语分析可以使用LDA进行分析。结果以图形方式表示图9。中国好话题覆盖在IIT域平均分布的7项专利的主题,其次是美国,韩国,世界知识产权组织,和日本6日2和1项专利/主题。这些发现符合Lexinnova VR专利景观分析报告之前的地理覆盖范围(22]。比较了图如图7表明市场领导人IIT专利表示一致高专利之后,紧随其后的是组织处理硬件,软件,和交互式光学。
进一步的进化趋势的话题在一段从2007年计算。图10演示了一个图形布局的主题趋势降低了光谱的话题。IIT进化图表明,专利相关软件和交互动态自2007年以来的进步趋势。这些术语组减少显示指数增长与专利资助自2011年以来每年翻一番。话题演化图标识的方向有前途的未来工业使用频繁的专利转让交易。工业合作和技术转让和许可机制有助于安全技术的进步。
LDA作为建模技术,实现了平台的专利分析功能。LDA是概率生成模型,专利组合的LDA语义。专利组中确定本节促进技术机会和识别领域的风险,在一个给定的技术领域的机会。
9。标准化大纲和未来的研究范围
标准化是一个系统性的方法来传播创新、互操作性和知识(64年]。缺乏清晰的通用身临其境的技术标准限制的速度适应设计师和工程师(35]。虚拟现实标记语言(VRML)就是这样的一个标准。基尔大学的创建了一个大众的工具,生产点云在VRML 2.0格式(39]。报告在脑-机接口设备和放射卫生研讨会总结需要法规、隐私和保护病人。监管处理新工具的发展,标准和方法评估安全、效率、质量和性能。需要创建标准工程坚持建立医疗标准保证产品开发和临床试验设计的一致性。对医疗器械标准组织的需要,如促进协会医疗仪器与工程协会合作,如电气和电子工程师学会(IEEE)和国际标准化组织(ISO),需要开发BMI / BCI标准(65年]。专利数据引证分析标准轮廓映射中发挥重要作用。向前引用引用给定的专利(专利),向后引用(专利,一个给定的专利引用),和nonpatent引文分析有助于确定基本通过引用专利地图。初步提出了引文分析的IIT专利数据集显示,USPTO BMI地区专利在2009年发表的专利ID US20090312817A1 Wicab最高数与136年引用专利引文。Wicab专利处理系统和方法改变大脑和身体功能和治疗。专利ID US20100238161A1 VR地区指的是一个计算机辅助系统为360°提醒显示发表在2010年与127年引文。专利ID US20090273563A1可编程触觉触摸屏有115引用。平均引文分析表明,工业VR和AR技术日本半导体能源实验室(SEL)最高的平均引用。公司的14个专利被引用135次平均引用值为9.64。BMI的InteraXon关键领域的专利brainwave-controlled计算技术和应用有9项专利引用58次平均引用值为6.44。 Since the immersive technology adoption pace in the area of manufacturing depends on the creation of standards and a broader range of licensable IPs, standardization outline is an urgent requirement.
研究结果表明,身临其境的技术生产达到一个拐点。工业新产品今天方法模拟和分析,而不是假设或推测38]。科技研究公司Superdata预测虚拟现实游戏以外的地区。这份报告预测,最初的增长浪潮在虚拟现实与游戏有关的市场份额将会收缩和社交媒体,娱乐,汽车,航空航天,制造业将看到指数增长(41,66年]。根据2016年最新的世界知识产权组织IP事实和数据,整合报告,商标是增长最快的部分在过去一年增长了27% (59]。这项研究显示,在每个竞争对手专利部分的体积增长指数在过去的12至18个月。这种增长曲线显示了智能手机增长曲线类似特征。历史上,这种增长曲线导致诉讼。因此,诉讼回避和减轻的标准化以及商标是必需的。
10。结论
本文提出一种系统的研究使用集体智慧的IIT改善制造系统。“智能”工厂的想法不再是未来的愿景,但商业的必要性。独立出版、报告和领先的制造商的白皮书报告规划可靠性增加,车间利用率更高,和测试外包好处使用VR等融入式组件的应用程序和基于“增大化现实”技术37- - - - - -39,58]。制造业,然而,缺乏自信在新的身临其境的升级现有的基础设施投资的潜在市场分散和成本。本研究提出了一种新颖的审查问题的身临其境的大型语料库包含使用探索发现的非结构化技术文献和专利。一组179年的出版物和2007年至2016年之间的2672项专利进行统计,文本挖掘和概率分析。概述的关键贡献作为IIT的本体和技术审查规范提出了部分4和5。一个有组织的专利查询生成方法和初步统计分析代表受托人在每个类别,IPC类、专利出版物的时间演化,提出了地理标志的部分6。部分7呈现单词频率开采技术矩阵函数,允许可视化technofunctional方向和当前行业的趋势。概率主题模型专利分组提出了部分8在底层IIT光谱识别主题术语。结果验证使用的专业技能和交叉引用外部资源,进一步发现协会和跨地理和时间演化。本文提出的简化算法的讨论和对分析保证IP透明度专业人士和业内从业者通常很难接受的结果黑盒引擎通用景观报告。介绍未来的标准研究使用标准重要专利和专利引文分析提出了部分9。这些研究地图和基准测试的市场潜力和增长效益证明嵌入身临其境的先进制造技术。行业4.0承诺增加效率,灵活的资源管理和大规模定制的个性化。由此产生的所有技术组件的智能协作提出了参与身临其境的光谱技术在先进制造技术和高潜力智能工厂的实现行业4.0 [22,47,67年,68年]。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项研究支持的部分台湾科学技术部(批准号大多数106 - 2218 - e - 007 - 012 -MY2)。