美國專利商標局（USPTO）2020年10月27日發布報告《人工智能發明：用專利追蹤美國人工智能的擴散》。報告顯示：2002年到2018年間，在所有已公開的專利申請（包括授權的專利）中，USPTO每年收到的人工智能專利申請數量增長超過100%，從2002年的3萬件增長到2018年的6萬多件，人工智能專利申請的比重從2002年的9%增長到2018年的16%。人工智能相關專利的申請量翻倍增長的同時，人工智能在各項技術中得到了前所未有的發展和廣泛應用。
該報告通過機器學習人工智能算法研究了1976年至2018年間所有美國專利中包含的人工智能的數量、特點、演變過程和技術，并且將人工智能定義為包括“知識處理”、“言語”、“人工智能硬件”、“進化計算法”、“自然語言處理”、“機器學習”、“視覺”、“規劃與控制”八種技術中的一種或多種技術。
研究發現，盡管人工智能專利申請的增加體現在所有與人工智能相關的技術中，但“規劃與控制”和“知識處理”是利用人工智能增長最快的兩個類別。“規劃與控制”和“知識處理”包括控制系統、制定計劃和處理信息的發明，屬于最普遍的人工智能技術，其他人工智能技術（例如機器學習）相關的專利通常也包括了“規劃與控制”和“知識處理”技術。
自2012年以來，機器學習和計算機視覺領域的專利申請呈現明顯增長。這兩項人工智能技術是2012年AlexNet成功的核心。AlexNet是一個分水嶺式的成就，改變了圖像識別和機器學習的技術軌跡，尤其是深度學習的技術軌跡。人工智能硬件方面的專利申請與計算機視覺方面的專利申請一起增加。這兩種技術的應用的密切關系可能反映了圖像識別的進步與對計算能力和性能的需求之間的相互影響。專用硬件包括計算機處理器的加速器和專用存儲器。人工智能的其他應用（如自動車輛）也涉及專用硬件。
1976年，人工智能專利出現在約9%的技術小類（美國分類）中，到2018年則擴大到42%以上的技術小類中。人工智能技術以不同的擴散速度呈現出3個不同的集群。第一個集群：“知識處理”和“規劃與控制”在專利技術類別中擴散最快。第二個集群（視覺、機器學習和人工智能硬件）的擴散速度較慢，但依然呈上升趨勢。第三個集群（演進計算法、言語和自然語言加工）的擴散速度最慢，其在20世紀90年代晚期占總小類的5%上下，近期增長至約10%。
在人工智能領域活躍的專利發明人的數量在此期間也顯著增長，從1976的1%上升到2018年的25%。這一數據意味著2018年，在授權專利中運用人工智能技術的各專利發明人數量占獲得授權的總發明人數量的25%。自2009年起，運用人工智能技術的發明人比例要略高于運用這一技術的組織的比例，也就是說，人工智能技術的擴散不僅僅發生于組織之間，也發生于組織內部。
同時，組織的人工智能專利申請量也有類似增長。1976年至2018年間排名前30位的美國人工智能公司大多數集中在信息和通訊技術（ICT）領域（通用電氣公司、波音公司和美國銀行除外），占據了此期間授權的人工智能專利的29%。1976年至2018年，人工智能專利權擁有量排名前30位的公司如下：IBM、微軟、谷歌、惠普、英特爾、AT&T、甲骨文、亞馬遜技術、蘋果、通用電氣、施樂、高通、思科科技、太陽微系統、易安信、奧多比系統、霍尼韋爾國際、摩托羅拉、德州儀器、雅虎、臉書、賽門鐵克、波音、朗訊科技、威瑞森電信、伊士曼柯達、超微半導體、美光科技、美國銀行、英偉達。
1976至2000年間，人工智能專利發明人通常集中在諸如加利福尼亞硅谷等較大城市和技術中心，這些地方擁有資源優勢，有利于人工智能技術的早期運用。例如，技術中心已經是成功公司的所在地，其員工具有理解和實施人工智能技術所需的專業知識。這一優勢還延伸到擁有主要研究型大學的地區。
但該報告發現，自從2001年以來，人工智能技術已廣泛擴散到美國其他地區。例如，緬因州和南卡羅來納州在適應商業的數據處理方面很活躍。俄勒岡州正在將人工智能用于健身訓練和設備。在蒙大拿州，人工智能被納入分析材料的化學和物理特性的發明中。中西部地區的人工智能技術數量不大，但是增長顯著。人工智能在不同技術領域、專利發明人、專利權人和地域上的數量和擴散情況表明，人工智能對美國的發明創造越來越重要。人工智能是否像電力或半導體一樣成為革命性的技術，部分取決于創新者主體是否有能力將人工智能發明成功地融入現有的和新的產品、工藝和服務中。報告認為，人工智能具有這種潛力。
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