Technologies for the prevention and extinguishing of wildfires in Russia and the world: the dynamics of patent activity and patentological prospects

Full Text

Введение На долю Российской Федерации приходится 22 % всех мировых лесных ресурсов, в том числе более половины бореальных лесов планеты, именно поэтому ей принадлежит особая роль в сохранении мирового биоразнообразия лесов и выполнении ими экосистемных функций [1]. Лесистость территории России одна из самых высоких в мире, составляет по данным различных источников от 45,4 до 46,4 %. При такой обширной покрытой лесами территории столкновение с проблемой природных пожаров неизбежно. На сегодняшний день неизменной остается проблема ведения официальной статистики количества и площади пожаров различными государственными структурами в России [2]. Научным сообществом регулярно вносятся предложения, которые направлены на предотвращение дальнейшей деградации лесов России [1-4]. В основе этих предложений лежат совершенствование законодательной базы, разработка современных методов и технологий мониторинга, охраны, защиты, использования и воспроизводства лесных ресурсов, которые обобщенно можно назвать «технологиями предотвращения и тушения природных пожаров», а также формирование механизмов внедрения и применения таких разработок. Патентами охраняются только те достижения и инновации, суть которых соответствует критериям патентоспособности, а результаты, содержащиеся в патентах, публикуется раньше, чем в других источниках научно-технической информации. Именно поэтому патентный поиск является одним из инструментов для изучения развития науки и техники для объективной оценки собственных разработок. Проведение своевременных и качественных патентных поисков в области технологий предотвращения и тушения природных пожаров позволит избежать принятия затратных решений, не учитывающих современные знания о лесах и не базирующихся на современных методах и технологиях. Объекты и методы исследования Поиск патентной документации осуществляли в патентной базе данных Orbit компании Questel, доступ к которой осуществляется по национальной подписке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). Подбор ключевых слов осуществляли, учитывая ранее опубликованный патентный обзор по аналогичной тематике за период 1996 по 2016 г. [4]. С целью совершенствования поиска был добавлен термин «ландшафтный пожар», официально закрепленный в законодательстве Российской Федерации в 2020 г. Последовательно провели запросы за период с 01.01.1992 г. по 31.12.2021 г. включительно: (1) Поисковой запрос, включающий термин «ландшафтный (природный) пожар». (2) Поисковой запрос по п. 1, исключая патентные документы Китая, кроме поданных по международной патентной системе (PCT). (3) Поисковой запрос по п. 1, включающий только патентные документы Китая, кроме поданных по системе PCT. (4) Скорректированный поисковой запрос по п. 1, ограничив территорию Российской Федерацией, включая патентные документы по системе PCT. Количество релевантных патентов представлено в табл. 1. Результаты каждого из запросов проанализировали инструментами базы данных Orbit. Таблица 1 Поисковые запросы и количество релевантных документов в области технологий предотвращения и тушения природных пожаров № Образ поискового запроса Кол-во результатов Доля, % Условное обозначение поискового запроса 1 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES 23 749 100 Коллекция 2 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES AND (RU OR US OR DE OR KR OR CA OR JP OR IN OR EP OR AU OR WO)/PN 8 039 - Некитайский сегмент коллекции 3 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES AND (CN)/PN 15 836 52,1 Китайский сегмент 4 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES AND (SU OR RU)/PN 993 4,2 Российский сегмент коллекции Table 1 Search queries and the number of relevant documents in the field of wildfire prevention and extinguishing technologies № Search query image Number of results % Search query symbol 1 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES 23 749 100 Collection 2 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES AND (RU OR US OR DE OR KR OR CA OR JP OR IN OR EP OR AU OR WO)/PN 8 039 - Non CN segment 3 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES AND (CN)/PN 15 836 52.1 CN segment 4 wildfire+ or ((fire+) d (forest+ or steppe+ or prairie+ or (wooded area)))/TI/AB/CLMS/DESC/ODES AND (SU OR RU)/PN 993 4.2 RU segment Дополнительно проведен поиск и обзор зарегистрированных программных продуктов Федеральной службой по интеллектуальной собственности (Роспатент). Всего по запросу «природный пожар» найдено 204 записи, из которых 77,3 % относятся к программам для ЭВМ, остальные - к базам данных. Результаты и обсуждение Анализ коллекции из 23 749 документов показал, что ведущими странами в области разработок предотвращения и тушения природных пожаров можно назвать Китай - абсолютный лидер с количеством 15 836 результатов, США - 4 096, Корею - 1555, Российская Федерация занимает 6-е место - 993 результата (рис. 1). Рис. 1. География патентования, источник Questel / Figure 1. Geography of patenting, source Questel На рис. 2 показан график патентной активности за последние 12 лет, который говорит о неуклонном росте подачи заявок до 2017 г. включительно. Основной причиной позитивной характеристики общей динамики, а также резкого роста изобретательской активности начиная с 2011 г. является Китай, который характеризуется значительным ростом показателей подачи заявок. Патентная активность без учета Китая - суммарная изобретательская активность на уровне около 300 заявок на патенты в год. Данный факт говорит об актуальности направления для изобретателей во всем мире, а также высокой проработанности его технологической базы, обеспечивающей возможность постепенного улучшения существующих технологий предотвращения и тушения природных пожаров. Рис. 2. Динамика подачи заявок на патенты 2009-2021 гг. / Figure 2. Dynamics of inventiveness of the portfolio studied, 2009-2021 Анализ правового статуса изученных патентов позволяет оценить зрелость разработок, а также заинтересованность патентообладателей в поддержании своих прав. Результаты представлены в табл. 2. Таблица 2 Правовой статус релевантных патентных документов, % Статус патентных документов Патентные семейства Российский сегмент Некитайский сегмент Коллекция Китайский сегмент Выдан патент 37,6 38,6 39,3 41,9 Не действует 59,7 40,7 35,1 38,2 Заявка 1,3 17,3 18,2 19,9 Заявка отозвана 1,4 3,5 7,5 8,0 Table 2 Legal status of relevant patent documents, % Legal status Patent families RU segment Non CN segment Collection CN segment Granted 37.6 38.6 39.3 41.9 Dead 59.7 40.7 35.1 38.2 Application 1.3 17.3 18.2 19.9 Revoked 1.4 3.48 7.45 8.0 Следует отметить достаточно низкий процент отказов в российском и некитайском сегментах коллекции, свидетельствующий о том, что возможность получения патента на разработки в данной области достаточно высока. Однако для разработок из китайского сегмента ситуация обратная: высокий процент отказов при большом количестве заявок, то есть многие технические решения не соответствуют критериям патентоспособности. Общим для всех сегментов коллекции является высокий показатель патентов со статусом «не действует», что может свидетельствовать о зрелости разработок в области предотвращения и тушения природных пожаров. Ведущие организации-правообладатели в России преимущественно не поддерживают правовой статус своих патентных портфелей. География патентования широка, что может говорить о том, что изобретатели ориентированы на региональные потребности и в основном сосредоточены в регионах с обширными землями лесного фонда (табл. 3). Таблица 3 Ведущие держатели патентов российского сегмента коллекции, их местоположение и объем лесного фонда территорий в 2020 г. Патентообладатель Местоположение Земли лесного фонда тыс. га % ВНИИПОМлесхоз; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева Красноярский край 155 622,6 65,8 Братский государственный университет (БГУ) Иркутская область 62 000,0 83,5 Тихоокеанский государственный университет (ТОГУ) Хабаровский край 73 663,8 95,4 Поволжский государственный технологический университет (ПГТУ) Республика Марий Эл 1 277,0 54,6 Томский государственный университет (ТГУ); Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева (ИОА СО РАН); Томский политехнический университет (ТПУ) Томская область 28 683,6 91,2 Table 3 Leading patent Inventor of the RU segment of the collection, their location and the volume of the forest fund of the territories, 2020 Inventor Location The forest fund ths. ha % Reshetnev Siberian State University of Science and Technology Krasnoyarsk region 155 622.6 65.8 Bratsk State University Irkutsk region 62 000.0 83.5 Pacific National University Khabarovsk region 73 663.8 95.4 Volga State University of Technology Mari El Republic 1 277.0 54.6 Tomsk State University; V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics Russian Academy of Sciences, Siberian Branch; Tomsk Polytechnic University Tomsk region 28 683.6 91.2 В российском сегменте коллекции преобладают семейства, в которых не поддерживаются патенты, - 59,7 %, разработки не поддерживают даже профильные организации. Например, Московский институт леса, Братский государственный университет (Иркутская область), имеющий научное направление «Экология и рациональное лесопользование северных территорий»; Тихоокеанский государственный университет (Хабаровский край), одним из научных приоритетов которого является изучение современного состояния и перспектив использования пихтово-еловых лесов Северного Сихотэ-Алиня, а также разработка и развитие теоретико-методологических основ управления лесосечными процессами и агрегатами. Среди коммерческих предприятий лидером патентования в исследуемой области является ООО НПО «Современные пожарные технологии», поддерживающий 100 % своих технических решений. Как заявляет само предприятие, его созданию предшествовала многолетняя работа совместно с представителями ряда институтов оборонной промышленности. Еще одной коммерческой организацией, поддерживающей в силе патенты, является ООО «НПП «Тензосенсор», основной вектор разработок - роботизированные технологии тушения лесных пожаров. Нельзя не отметить, что такой современный статус российских патентов вполне иллюстрирует последствия ликвидации единственного в России научно-исследовательского института пожарной охраны лесов (ВНИИПОМлесхоз, г. Красноярск), который являлся ведущим патентообладателем, а накопленная интеллектуальная собственность осталась невостребованной. Для всей коллекции технологий предотвращения и тушения природных пожаров характерно то, что основной сферой применения являются такие технологические области, как «Экологические технологии», «Контроль», «Транспорт», «Измерение», «Компьютерные и телекомунникационные технологии» (рис. 3). В период до 2011 г. выделялась только область экологических технологий. Распределение показывает, что продолжают активно развиваться технологии обнаружения, мониторинга и контроля лесных пожаров, в том числе дистанционные и с применением роботизированной техники, а также совершенствуются традиционные способы борьбы с пожарами - противопожарная техника [5]. chartExport1653568054488 Рис. 3. Сферы применения технологий предотвращения и тушения природных пожаров за 30 лет, источник Questel Figure 3. Technology domain (for 30 years), source Questel Необходимо отметить широкий разброс областей применения, что подтверждает важность пожаров и пожарной безопасности в различных сферах жизни. Учитывая, что именно патенты китайского сегмента определяют основное направление разработок, следует полагать, что Китай обладает большим количеством патентов с небольшим объемом правовой охраны, то есть для защиты конкретных технических решений. Для понимания сути охраняемых технических решений следует рассмотреть распределение по классам Международной патентной классификации (МПК), подробное описание которых указано в табл. 4. Следует учитывать, что один патентный документ может относиться к нескольким классам МПК. Распределение по классам МПК позволяет сделать вывод о том, что большая часть технологий предотвращения и тушения лесных пожаров воплощена в виде специальных летательных аппаратов, имеет функции распознавания образов, передача которых между устройствами осуществляется в замкнутой телевизионной системе. Анализ программных продуктов, зарегистрированных в реестре Роспатента, предназначенных для предотвращения и тушения природных пожаров, показал, что 34,3 % относятся к результатам фундаментальных научных исследований и представляют собой, например, программы для теоретического моделирования (симуляции) процессов горения, а также базы данных гарей, динамики пожаров и иной информации о пожарах и их последствиях. Можно выделить кластер программных продуктов, предназначенных для организации управления в области лесного хозяйства и принятия решений в процессе ликвидации лесных пожаров - 20 % подборки. Непосредственно к обнаружению природных пожаров относятся 11,3 % документов, к мониторингу - 22,6 %, к тушению ландшафтных пожаров - 10 %. Программный продукт, с одной стороны, может являться самостоятельной единицей для выполнения функций, а также быть частью устройства или способа. Очевидно, что применение одного только программного продукта не приводит к тушению пожара, следовательно, технологии тушения природных пожаров являются наименее автоматизированными. Таблица 4 Расшифровка кодов и распределение патентов по кодам МПК в области технологий предотвращения и тушения природных Класс, расшифровка Количество документов A62C Способы и устройства для предотвращения пожара или сдерживания огня A62C-003/02 Предупреждение пожаров, сдерживание огня или тушение пожаров на особых объектах или местностях, при возгораниях на больших площадях, например лесных или подземных пожаров 6901 A62C-027/00 Пожарные наземные транспортные средства 2372 B64C Самолеты; вертолеты B64C-039/02 Конструктивные и аэродинамические элементы летательных аппаратов… 6254 G06K Cчитывание графических данных G06K-009/00 Способы или устройства для распознавания образов 4843 G08B Сигнальные устройства или устройства вызова; командные телеграфные аппараты; системы тревожной сигнализации G08B-017/00 Пожарная сигнализация; сигнализация, реагирующая на взрывы 4891 G08B-017/12 Включение сигнализации при наличии излучения или элементарных частиц… 3545 H04N Передача изображений, например телевидение H04N-007/18 Телевизионные системы, замкнутые телевизионные системы… 4592 Table 4 International Patent Classification - IPC Class, description Number of documents A62C Fire-fighting A62C-003/02 Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires 6901 A62C-027/00 Fire-fighting land vehicles 2372 B64C Aeroplanes; helicopters B64C-039/02 Aircraft not otherwise provided for characterised by special use 6254 G06K Graphical data reading G06K-009/00 Methods or arrangements for recognising patterns 4843 G08B Signalling or calling systems; order telegraphs; alarm systems G08B-017/00 Fire alarms; Alarms responsive to explosion 4891 G08B-017/12 Actuation by presence of radiation or particles… 3545 H04N Pictorial communication, e.g. television H04N-007/18 Television systems. Closed-circuit television systems… 4592 Заключение Проблема лесных пожаров является широко обсуждаемой в мировом научном обществе, имеет высокую социальную значимость и подвержена пристальному общественному вниманию. Мировая изобретательская активность складывается в основном из патентных документов, принадлежащих Китаю. Рост патентной активности в области предотвращения и тушения природных пожаров начался в 2011 г., достиг первого максимума в 2017 г., второго - в 2020 г. Российские разработки в области предотвращения и тушения природных пожаров, сосредоточенные в регионах с обширным лесным фондом и сложной пожарной обстановкой, являются актуальными, так как соответствуют мировым трендам патентования. Несмотря на высокий уровень экспертизы Роспатента, процент отзыва заявок достаточно мал. Следовательно, даже многотысячный пул патентных семейств китайского сектора несущественно влияет на качество российских технических решений в области предотвращения и тушения природных пожаров. В числе ведущих российских правообладателей университеты и другие государственные учреждения, которые в большинстве своем не поддерживают действие патентов. Возможно, решения о прекращении поддержания патентов в силе связаны с тем, что между научно-исследовательскими организациями и коммерческими компаниями отсутствует взаимодействие и затраты на поддержание патентов расцениваются университетами как нецелесообразные. Перспективы дальнейшего патентования в области предотвращения и тушения природных пожаров в мире, вероятно, существенно не изменятся, активность без учета китайского сегмента коллекции будет составлять 300-350 заявок в год. Учитывая наиболее развивающиеся области патентования, российским разработчикам целесообразно обратить внимание на собственные программные продукты, а также рассмотреть возможность их адаптации для применения в областях обнаружения, мониторинга и контроля лесных пожаров, в том числе дистанционных, с использованием роботизированной техники. Общее снижение патентной активности в России в рамках исследуемой тематики ассоциируется со снижением финансирования бюджетных организаций, что является следствием губительной реорганизации лесоуправления в России, включающей принятие в 2006 г. нового Лесного кодекса. Однако есть менее очевидный вывод, что результаты интеллектуальной деятельности достаточно редко являются обязательными показателями результативности научных проектов, выполняемых университетами и НИИ. Авторы выражают уверенность, что ситуация изменится - в связи с инициацией Минобрнауки России создания Национальной системы оценки результативности научных исследований значимость таких показателей, как уровень использования результатов исследований в промышленности, патентная активность, наличие совместных исследований с бизнес-компаниями, будет стремительно возрастать.

About the authors

Vladislav V. Perminov

National Research Tomsk State University

Author for correspondence.
Email: ya.vladperminov2013@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5393-1851

postgraduate student, Department of Forestry and Landscape Construction, Biological Institute

36 Lenin Prospekt, Tomsk, 634050, Russian Federation

Danil S. Vorobiev

National Research Tomsk State University

Email: danilvorobiev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4397-4406

Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Biological Institute

36 Lenin Prospekt, Tomsk, 634050, Russian Federation

Denis P. Kasymov

National Research Tomsk State University

Email: denkasymov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3449-788X

PhD in Physics and Mathematics, Associate Professor, Faculty of Mechanics and Mathematics

36 Lenin Prospekt, Tomsk, 634050, Russian Federation

Vladislava V. Perminova

National Research Tomsk State University

Email: vladaperm18@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5991-9455

postgraduate student, Department of Ichthyology and Hydrobiology, Biological Institute

36 Lenin Prospekt, Tomsk, 634050, Russian Federation

References

Supplementary files