Skip to main content
Erschienen in:

2025 | OriginalPaper | Buchkapitel

LLM-Based Extraction of Contradictions from Patents

verfasst von : Stefan Trapp, Joachim Warschat

Erschienen in: World Conference of AI-Powered Innovation and Inventive Design

Verlag: Springer Nature Switzerland

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Already since the 1950s TRIZ shows that patents and the technical contradictions they solve are an important source of inspiration for the development of innovative products. However, TRIZ is a heuristic based on a historic patent analysis and does not make use of the ever-increasing number of latest technological solutions in current patents. Because of the huge number of patents, their length, and, last but not least, their complexity there is a need for modern patent retrieval and patent analysis to go beyond keyword-oriented methods. Recent advances in patent retrieval and analysis mainly focus on dense vectors based on neural AI Transformer language models like Google BERT. They are, for example, used for dense retrieval, question answering or summarization and key concept extraction. A research focus within the methods for patent summarization and key concept extraction are generic inventive concepts respectively TRIZ concepts like problems, solutions, advantage of invention, parameters, and contradictions. Succeeding rule-based approaches, finetuned BERT-like language models for sentence-wise classification represent the state-of-the-art of inventive concept extraction. While they work comparatively well for basic concepts like problems or solutions, contradictions − as a more complex abstraction − remain a challenge for these models. Even PaTRIZ, the latest and complicated multi-stage approach to extract contradictions, delivers only mixed results. This paper goes one step further, as it presents a method to extract TRIZ contradictions from patent texts based on Prompt Engineering using a generative Large Language Model (LLM), namely OpenAI’s GPT-4. The existing annotated patent dataset “PaGAN” is used to demonstrate the LLM-capabilities for extracting TRIZ contradictions from the section “State-of-the-Art” of USPTO patents. Contradiction detection, sentence extraction, contradiction summarization, parameter extraction and assignment to the 39 abstract TRIZ engineering parameters are all performed in a single prompt using the LangChain framework. Our results show that “off-the-shelf” GPT-4 is a serious alternative to PaTRIZ. Comparing the text similarity of the GPT-4 extractions with the annotated sentences from PaGAN we reach a high F1-value of 0.93 using the BERTScore metric.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Spath, D., Warschat, J.: Innovation durch neue Technologien. In: Bullinger, H.-J. (ed.) Fokus Technologie, pp. 1–12. Hanser, München (2008) Spath, D., Warschat, J.: Innovation durch neue Technologien. In: Bullinger, H.-J. (ed.) Fokus Technologie, pp. 1–12. Hanser, München (2008)
3.
Zurück zum Zitat Altschuller, G.S.: Erfinden – Wege zur Lösung technischer Probleme, 2nd edn. Verlag Technik, Berlin (1998) Altschuller, G.S.: Erfinden – Wege zur Lösung technischer Probleme, 2nd edn. Verlag Technik, Berlin (1998)
5.
Zurück zum Zitat Giordano, V., Puccetti, G., Chiarello, F., Pavanello, T., Fantoni, G.: Unveiling the inventive process from patents by extracting problems, solutions and advantages with natural language processing. Expert Syst. Appl. 229(Part A) (2023). https://doi.org/10.1016/j.eswa.2023.120499. Accessed 03 Mar 2024 Giordano, V., Puccetti, G., Chiarello, F., Pavanello, T., Fantoni, G.: Unveiling the inventive process from patents by extracting problems, solutions and advantages with natural language processing. Expert Syst. Appl. 229(Part A) (2023). https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​eswa.​2023.​120499. Accessed 03 Mar 2024
9.
10.
Zurück zum Zitat Orloff, M.A.: Grundlagen der klassischen TRIZ: Ein praktisches Lehrbuch des erfinderischen Denkens für Ingenieure, 3rd edn. Springer, Berlin (2006) Orloff, M.A.: Grundlagen der klassischen TRIZ: Ein praktisches Lehrbuch des erfinderischen Denkens für Ingenieure, 3rd edn. Springer, Berlin (2006)
13.
Zurück zum Zitat Heller, L., Warschat, J.: Extraktion von Problemstellung und Lösung aus Patenten mit neuronalen Netzen. In: Bauer, W.; Warschat, J. (eds.) Smart Innovation durch Natural Language Processing, pp. 195–218. Hanser, München (2021) Heller, L., Warschat, J.: Extraktion von Problemstellung und Lösung aus Patenten mit neuronalen Netzen. In: Bauer, W.; Warschat, J. (eds.) Smart Innovation durch Natural Language Processing, pp. 195–218. Hanser, München (2021)
17.
Zurück zum Zitat Guarino, G.: Text mining for automating TRIZ-based inventive design process using patent documents. Dissertation, University of Strasburg (2022) Guarino, G.: Text mining for automating TRIZ-based inventive design process using patent documents. Dissertation, University of Strasburg (2022)
18.
Zurück zum Zitat Geng, R., Li, B., Li, Y., Zhu, X., Jian, P., Sun, J.: Induction networks for few-shot text classification. In: Proceedings of the 2019 Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing and the 9th International Joint Conference on Natural Language Processing (EMNLPIJCNLP), pp. 3902–3911 (2019). https://www.aclweb.org/anthology/D19-1403. Accessed 03 Mar 2024 Geng, R., Li, B., Li, Y., Zhu, X., Jian, P., Sun, J.: Induction networks for few-shot text classification. In: Proceedings of the 2019 Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing and the 9th International Joint Conference on Natural Language Processing (EMNLPIJCNLP), pp. 3902–3911 (2019). https://​www.​aclweb.​org/​anthology/​D19-1403. Accessed 03 Mar 2024
Metadaten
Titel
LLM-Based Extraction of Contradictions from Patents
verfasst von
Stefan Trapp
Joachim Warschat
Copyright-Jahr
2025
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-75919-2_1