发明创造名称：一种非线性函数计算装置及方法
外观设计名称：
决定号：195147
决定日：2019-11-15
委内编号：1F272859
优先权日：
申请（专利）号：201710777366.3
申请日：2017-09-01
复审请求人：中国科学院计算技术研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘国梁
合议组组长：刘博
参审员：马良
国际分类号：G06F7/57
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，但该区别技术特征属于本领域的惯用手段，且将该对比文件与本领域的惯用手段结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710777366.3，名称为“一种非线性函数计算装置及方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中国科学院计算技术研究所。本申请的申请日为2017年09月01日，公开日为2018年01月16日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年10月16日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定引用了以下对比文件：对比文件1：“定点参考独立分量分析算法的FPGA实现”，王佑锋，《中国优秀硕士学位论文全文数据库（信息科技辑）》，2009年第05期，I135-307，公开日为2009年05月15日。驳回理由是：（1）独立权利要求1与对比文件1的区别在于：计算装置包括查找单元和计算单元。查找单元，用于存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题是：如何确定存储信息。由对比文件1公开的内容，本领域技术人员容易想到将构建的线性函数按照所划分的区间和计算获得到的参数按照对应关系进行存储，从而依据输入数据所属区间将非线性函数转化为线性函数进行计算，这是本领域技术人员的惯用手段，而设置对应的单元完成相应的操作是本领域的惯用手段。因此，在对比文件1的基础上结合本领域技术人员的惯用手段得出该权利要求所要求保护的技术方案不需要付出创造性劳动，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（2）从属权利要求2-8的附加技术特征或对比文件1公开了，或属于本领域惯用手段。所以，在其引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（3）独立权利要求9与对比文件1的区别在于：将参数保存为查找表，利用所述查找表查找所述非线性函数的输入值对应的所述函数区间以及所述线性函数参数。其中，所述查找表中还存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题是：如何确定存储信息。由对比文件1公开的内容，本领域技术人员容易想到将构建的线性函数按照所划分的区间和计算获得到的参数按照对应关系进行存储，从而依据输入数据所属区间将非线性函数转化为线性函数进行计算，这是本领域技术人员的惯用手段，而设置对应的单元完成相应的操作是本领域的惯用手段。因此，在对比文件1的基础上结合本领域技术人员的惯用手段得出该权利要求所要求保护的技术方案不需要付出创造性劳动，权利要求9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（4）从属权利要求10的附加技术特征属于本领域惯用手段。所以，在其引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2017年09月01日提交的说明书第1-68段、说明书附图图1-4、说明书摘要、摘要附图；2018年05月28日提交的权利要求第1-10项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种非线性函数计算装置，包括
查找单元，用于存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数，以及用于根据所述非线性函数以及函数变量输入值确定对应的线性函数参数；以及
计算单元，用于利用所述输入值和所述对应的线性函数参数进行计算。
2. 根据权利要求1所述的非线性函数计算装置，其特征在于，所述线性函数参数利用所述函数区间的端点值计算获得。
3. 根据权利要求1所述的非线性函数计算装置，其特征在于，所述查找单元包括
匹配单元，用于将非线性函数的输入值匹配至对应的函数区间；
查找表单元，用于根据所述函数区间确定对应的线性函数参数。
4. 根据权利要求3所述的非线性函数计算装置，其特征在于，所述匹配单元还用于存储所述函数区间；所述查找表单元还用于储存所述函数区间对应的线性函数参数。
5. 根据权利要求1所述的非线性函数计算装置，其特征在于，所述查找表单元包括数值取反单元。
6. 根据权利要求5所述的非线性函数计算装置，其特征在于，在所述非线性函数关于原点中心对称时，所述匹配单元将绝对值相等的所述非线性函数的输入值匹配至相同的函数区间。
7. 根据权利要求6所述的非线性函数计算装置，其特征在于，所述非线性函数在x坐标轴上关于原点对称的区间内具有相同的斜率参数和数值相反的y轴截距参数。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的非线性函数计算装置，所述计算单元包括乘法单元和加法单元。
9. 一种非线性函数的计算方法，包括以下步骤：
利用所述函数区间的端点计算所述函数区间对应的线性函数参数并保存为查找表；其中，所述查找表中还存储了对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数；
利用所述查找表查找所述非线性函数的输入值对应的所述函数区间以及所述线性函数参数；
利用所述非线性函数的输入值以及对应的所述线性函数参数进行计算。
10. 根据权利要求9所述的计算方法，其特征在于，所述非线性函数的计算范围包括关于原点中心对称的若干函数区间。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月31日向国家知识产权局提出了复审请求，对申请文件未作任何修改。复审请求人认为：（1）对比文件1未公开权利要求1记载的特征“查找单元用于根据所述非线性函数以及函数变量输入值确定对应的线性函数参数”。（2）对比文件1的方案只针对的是特定的一个非线性函数，其对于每一个非线性函数输入值来说，均需要经过三段线性函数的计算才能从中选择一个最优解，要想将对比文件1中提供的方案用于计算复杂度更高的其他非线性函数会提高硬件成本，也会增加非线性函数的计算复杂度。权利要求1的这种方案，对于任何一个非线性函数，可以根据计算精度的需要，将之划分为任意数量的区间，分别对应不同的线性函数，并将对应的参数存储到查找单元中。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年02月03日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：首先，对比文件1中已经公开了采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，Constant块提供线性函数的常数值，Relational块利用断点值将输入a分成三段，CMult块和AddSub块构建三个线性函数。其中Relational根据输入值确定其对应的线性函数，通过Mux块使能对应的线性函数将通过CMult块和AddSub计算获得的结果输出，上述过程公开了特征“根据所述非线性函数以及函数变量输入值确定对应的线性函数参数”。其次，对比文件1仅是以某个函数及变量范围为例，将线性函数分为三段，其将非线性函数转化为多段线性函数进行简化计算的方法同样适用于其他非线性函数，而根据函数和变量以及计算精度的要求划分对应的线性函数区间是本领域的惯用手段。对比文件1的电路针对不同的非线性函数若区间划分不变，其电路结构也无需改变，若根据精度需要增加区间划分，其也仅需增加并列的Relational块、CMult块、AddSub块，其并行结构也不会增加非线性函数的计算复杂度。而权利要求1中并未记载如何对根据区间的划分确定对应线性函数的参数值，而上述过程若通过计算装置来实现，其必然需要配置相应的电路结构，也必然需要随着划分区间的增多而需要增加相应的电路结构。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年06月18日向复审请求人发出复审通知书，指出：（1）独立权利要求1与对比文件1的区别在于：计算装置包括查找单元和计算单元。查找单元，用于存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题是：如何确定存储信息。由对比文件1公开的内容，本领域技术人员容易想到将构建的线性函数按照所划分的区间和计算获得到的参数按照对应关系进行存储，从而依据输入数据所属区间将非线性函数转化为线性函数进行计算，这是本领域技术人员的惯用手段，而设置对应的单元完成相应的操作是本领域的惯用手段。因此，在对比文件1的基础上结合本领域技术人员的惯用手段得出该权利要求所要求保护的技术方案不需要付出创造性劳动，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（2）从属权利要求2-8的附加技术特征或对比文件1公开了，或属于本领域惯用手段。所以，在其引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（3）独立权利要求9与对比文件1的区别在于：将参数保存为查找表，利用所述查找表查找所述非线性函数的输入值对应的所述函数区间以及所述线性函数参数。其中，所述查找表中还存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题是：如何确定存储信息。由对比文件1公开的内容，本领域技术人员容易想到将构建的线性函数按照所划分的区间和计算获得到的参数按照对应关系进行存储，从而依据输入数据所属区间将非线性函数转化为线性函数进行计算，这是本领域技术人员的惯用手段，而设置对应的单元完成相应的操作是本领域的惯用手段。因此，在对比文件1的基础上结合本领域技术人员的惯用手段得出该权利要求所要求保护的技术方案不需要付出创造性劳动，权利要求9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（4）从属权利要求10的附加技术特征属于本领域惯用手段。所以，在其引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019年07月26日提交了意见陈述书，同时提交了权利要求书的替换页，包括权利要求第1-10项，其中在独立权利要求1中加入技术特征“从查找单元接收的”，对其他权利要求均未做修改。修改后的权利要求1如下：
“1. 一种非线性函数计算装置，包括
查找单元，用于存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数，以及用于根据所述非线性函数以及函数变量输入值确定对应的线性函数参数；以及
计算单元，用于利用从查找单元接收的所述输入值和所述对应的线性函数参数进行计算。 ”
经过充分阅卷并合议，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019年07月26日提交了权利要求书全文修改替换页，共包括权利要求第1-10项。经审查，上述修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审请求审查决定所针对的审查文本为：复审请求人于申请日2017年09月01日提交的说明书第1-68段、说明书附图图1-4、说明书摘要、摘要附图；2019年07月26日提交的权利要求第1-10项。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型有实质性特点和进步。
如果一项权利要求的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，但该区别技术特征属于本领域的惯用手段，且将该对比文件与本领域的惯用手段结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
本复审请求审查决定引用的对比文件1与驳回决定和复审通知书中引用的对比文件1相同，即：
对比文件1：“定点参考独立分量分析算法的FPGA实现”，王佑锋，《中国优秀硕士学位论文全文数据库（信息科技辑）》，2009年第05期，I135-307，公开日为2009年05月15日。
2-1. 权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1要求保护一种非线性函数计算装置，对比文件1公开了一种定点参考独立分量分析算法的FPGA实现，具体公开了如下技术特征（参见第四章第4.5.1节）：分段非线性化近似法，用几段线性函数进行近似。在权向量更新模块中，需要在FPGA上实现非线性函数。分段非线性化近似法考虑到变量a的范围为（0，2），并且随着|a|的增加函数exp(-a)的斜率变化较小，因此，我们采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，Constant块提供线性函数的常数值，Relational块利用断点值将输入a分成三段，CMult块和AddSub块构建三个线性函数，图4.13所示为分段线性近似法的仿真结果，从图4.13中可以确定该方法根据输入值分别对应的三段线性函数进行计算(相当于根据所述函数以及函数变量输入值确定对应的线性函数参数，利用所述输入值和所述对应的线性函数参数进行计算，其中计算方法接受之前模块的输入值)。
权利要求1与对比文件1之间的区别技术特征为：计算装置包括查找单元和计算单元，查找单元，用于存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题是：如何确定存储信息。
对比文件1中已经公开了：考虑到变量a的范围为（0，2）采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，Constant块提供线性函数的常数值，Relational块利用断点值将输入a分成三段，CMult块和AddSub块构建三个线性函数。因而，本领域技术人员容易想到将构建的线性函数按照所划分的区间和计算获得到的参数按照对应关系进行存储，从而依据输入数据所属区间将非线性函数转化为线性函数进行计算，这是本领域技术人员的惯用手段，而设置对应的单元完成相应的操作是本领域的惯用手段。因此，在对比文件1的基础上结合上述惯用手段，获得权利要求1的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此权利要求1所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-2. 权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2引用权利要求1，其附加技术特征是：所述线性函数参数利用所述函数区间的端点值计算获得。对比文件1中已经公开了（参见第四章第4.5.1节）：采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，而本领域公知，线性函数表达式为y=kx b，在已知线性函数两个端点值时可计算出线性函数表达式中参数k和b的值是本领域的公知常识，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-3. 权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求3引用权利要求1，其附加技术特征是：所述查找单元包括匹配单元，用于将非线性函数的输入值匹配至对应的函数区间；查找表单元，用于根据所述函数区间确定对应的线性函数参数。对比文件1中已经公开了（参见第四章第4.5.1节）：该方法将非线性函数用几段线性函数进行近似，考虑到变量a的范围为（0,2），并且随着|a|的增加函数exp(-a)的斜率变化较小，因此，我们采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，Constant块提供线性函数的常数值，Relational块利用断点值将输入a分成三段，而为了便于提高处理速度，将参数预先计算好并存储从而便于后续查找使用是本领域的惯用手段，而设置对应的单元完成相应的操作是本领域的惯用手段。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-4.?权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4引用权利要求3，其附加技术特征是：所述匹配单元还用于存储所述函数区间；所述查找表单元还用于储存所述函数区间对应的线性函数参数。而为了便于快速查找和确定参数，具体存储哪些信息属于本领域的惯用手段，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-5. 权利要求5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求5引用权利要求1，其附加技术特征是：所述查找表单元包括数值取反单元。而为了节省存储空间，采用取反的方式来压缩存储的数据是本领域的惯用手段，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-6. 权利要求6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求6引用权利要求5，其附加技术特征是：在所述非线性函数关于原点中心对称时，所述匹配单元将绝对值相等的所述非线性函数的输入值匹配至相同的函数区间。而如何进行分段是本领域的惯用手段，且基于中心对应的线性函数特征是本领域的公知常识，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-7. 权利要求7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求7引用权利要求6，其附加技术特征是：所述非线性函数在x坐标轴上关于原点对称的区间内具有相同的斜率参数和数值相反的y轴截距参数。而关于原点对称的线性函数的参数关系是本领域的公知常识，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-8. 权利要求8不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求8引用权利要求1-7中任一项，其附加技术特征是：所述计算单元包括乘法单元和加法单元。对比文件1中已经公开了（参见第四章第4.5.1节）：Constant块提供线性函数的常数值，本领域公知，线性函数表达式为y=kx b，因此，上述计算中必然包含乘法和加法运算，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-9. 权利要求9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求9要求保护一种非线性函数的计算方法，对比文件1公开了一种定点参考独立分量分析算法的FPGA实现，具体公开了如下技术特征（参见第四章第4.5.1节）：分段非线性化近似法，用几段线性函数进行近似。在权向量更新模块中，需要在FPGA上实现非线性函数G(y)=exp(-y2/2)。分段非线性化近似法考虑到变量a的范围为（0,2），并且随着|a|的增加函数exp(-a)的斜率变化较小，因此，我们采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，Constant块提供线性函数的常数值，Relational块利用断点值将输入a分成三段，CMult块和AddSub块构建三个线性函数，图4.13所示为分段线性近似法的仿真结果，从图4.13中可以确定该方法根据输入值分别对应的三段线性函数进行计算(相当于利用所述函数区间的端点计算所述函数区间对应的线性函数参数，利用所述非线性函数的输入值以及对应的所述线性函数参数进行计算)。
权利要求9与对比文件1的区别在于：将参数保存为查找表，利用所述查找表查找所述非线性函数的输入值对应的所述函数区间以及所述线性函数参数。其中，所述查找表中还存储对应于不同非线性函数所划分的若干区间和线性函数参数。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题是：如何提高处理速度以及确定存储信息。
为了便于提高处理速度，将参数预先计算好并存储从而便于后续查找使用是本领域的惯用手段。并且，对比文件1中已经公开了：考虑到变量a的范围为（0，2）采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，Constant块提供线性函数的常数值，Relational块利用断点值将输入a分成三段，CMult块和AddSub块构建三个线性函数。因而，本领域技术人员容易想到将构建的线性函数按照所划分的区间和计算获得到的参数按照对应关系进行存储，从而依据输入数据所属区间将非线性函数转化为线性函数进行计算，这是本领域技术人员的惯用手段。因此，在对比文件1的基础上结合上述惯用手段，获得权利要求9的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此权利要求9所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-10. 权利要求10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求10引用权利要求9，其附加技术特征是：所述非线性函数的计算范围包括关于原点中心对称的若干函数区间。而如何进行分段是本领域的惯用手段，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对复审请求人相关意见的评述
复审请求人认为：（1）复审请求人在意见陈述中认为：对比文件1未公开权利要求1记载的特征“根据所述非线性函数以及函数变量输入值确定对应的线性函数参数”。对比文件1是直接将函数变量输入值提供至所有的已设定好的线性函数电路中进行计算。（2）对比文件1没有公开“从查找单元接收的”输入值和“由查找单元所确定的”对应的线性函数参数值来计算的。（3）对比文件1中的技术方案进行了三次乘法运算、三次加法运算和两次比较运算，运算开销比本申请大。
对此，合议组认为：（1）对比文件1中已经公开了采用三段线性函数来逼近这个非线性函数，两个分离点分别为0.5和1.0，Constant块提供线性函数的常数值，Relational块利用断点值将输入a分成三段，CMult块和AddSub块构建三个线性函数。其中Relational根据输入值确定其对应的线性函数，通过Mux块使能对应的线性函数将通过CMult块和AddSub计算获得的结果输出，上述过程公开了特征“根据所述非线性函数以及函数变量输入值确定对应的线性函数参数”，同样也公开了“利用所述输入值和所述对应的线性函数参数进行计算”。
（2）此处的区别仅仅是没用公开该装置中包括实现上述功能的功能模块，即，查找单元和计算单元，或者说，对比文件1中公开了部分实现上述功能的块，但没有按照“查找单元”以及“计算单元”的方式进行划分。查找单元和计算单元都是执行一定功能的单元模块，对比文件1公开了执行上述功能，设定相应的功能模块也是本领域的惯用手段，将实现不同功能的块划分为功能模块单元也是本领域惯用手段。
（3）对比文件1中的运算方法已经公开了权利要求1所限定的技术方案。对比文件1中的三个“Cmult块”和三个“AddSub块”是用于基于所划分的三个区间生成对应的线性函数，其相当于本申请确定区间对应的线性函数参数的过程。对比文件1中首先已经通过“Ralational块”确定了非线性函数的输入值所匹配的对应函数区间，而确定出的函数区间必然对应唯一的“Cmult块”和“AddSub块”，仅需要进行一次乘法和一次加法运算，而并非申请人所述进行了三次乘法运算、三次加法运算，若如申请人所述针对每个区间都进行一次乘法和一次加法运算，则无需先利用“Ralational块”确定非线性函数的输入值所匹配的对应函数区间。相应地，本申请中的与若干区间对应的若干线性函数也要经过若干次加法和乘法运算，但对于每个函数仅是一次加法和乘法运算，这与对比文件1公开的技术方案是一致的。
因此，合议组对复审请求人的意见陈述不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年10月16日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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