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Text File  |  1992-11-03  |  26KB  |  535 lines

  1. This column was published in a copyrighted issue of
  2. Communications of the ACM (vol. 33, issue 8, Aug. 1990).
  3. Noncommercial copying of this article is permitted.
  4.  
  5.  
  6.  Legally Speaking:  Should Program Algorithms Be Patented?
  7.                              by
  8.  
  9.                       Pamela Samuelson
  10.  
  11.  
  12.      In the May 1990 Legally Speaking column,[1] the author
  13. reported on a survey she and Robert Glushko conducted at
  14. last year's ACM-sponsored Conference on Computer-Human
  15. Interaction in Austin, Texas.  Among the issues about which
  16. the survey inquired was whether the respondents thought that
  17. patent protection should be available for various aspects of
  18. computer programs.  The 667 respondents overwhelmingly
  19. supported copyright protection for source and object code
  20. although they strongly opposed copyright or patent
  21. protection for "look and feel" and most other aspects of
  22. programs.  Algorithms were the only aspect of programs for
  23. which there was more than a small minority of support for
  24. patent protection.  Even so, more than half of the
  25. respondents opposed either copyright or patent protection
  26. for algorithms.  However, nearly forty per cent of the
  27. respondents regarded algorithms as appropriately protected
  28. by patents.  (Another eight per cent would have copyright
  29. law protect them.)
  30.  
  31.      It should not be surprising that these survey findings
  32. reflect division within the technical community about
  33. patents as a form of protection for this important kind of
  34. computer program innovation, for a number of prominent
  35. computer professionals who have written or spoken about
  36. patent protection for algorithms or other innovative aspects
  37. of programs have either opposed or expressed reservations
  38. about this form of protection for software
  39. innovations.[2,3,4]
  40.  
  41.      That, of course, has not stopped many firms and some
  42. individuals from seeking patent protection for algorithms or
  43. other software innovations.[5]  Although the Refac
  44. Technology patent infringement lawsuit against Lotus and
  45. other spreadsheet producers may be in some jeopardy, it and
  46. other software patent lawsuits have increased awareness of
  47. the new availability of software patents.  This, in turn,
  48. has generated some heated discussion over whether this form
  49. of legal protection will be in the industry's (and
  50. society's) long-term best interest.
  51.  
  52.      The aim of this column is to acquaint my readers with
  53. the legal debate on patent protection for algorithms and
  54. other computer program innovations which seems to be no less
  55. divisive among lawyers.[6,7]
  56.  
  57. THE LEGAL DEBATE
  58.  
  59.      There are three U.S. Supreme Court decisions that seem
  60. quite plainly to say that computer program algorithms are
  61. not the sort of innovation that can be patented.  (More
  62. precisely, program algorithms have been said not to be the
  63. kind of "processes" that Congress intended to be eligible
  64. for patent protection when they passed the patent statute.)
  65. But as Eccelesiastes once said, "God made mankind straight,
  66. but men have had recourse to many subtleties."  Patent
  67. lawyers have found ways of interpreting these three
  68. decisions more narrowly than their plain meaning might have
  69. suggested was appropriate, and through clever drafting of
  70. patent applications have persuaded the patent office that
  71. these decisions don't bar patents for their clients'
  72. software innovations.
  73.  
  74.      Some patent lawyers, for example, have interpreted the
  75. third of these three Supreme Court decisions as meaning that
  76. algorithms are now unpatentable only if no practical
  77. application is claimed for them.[6]  This reading of the
  78. judicial opinion ignores too much of the rest of what the
  79. Court said in that case to be a convincing interpretation.
  80. It also runs counter to a set of guidelines that the Patent
  81. & Trademark Office (PTO) issued within the past year
  82. concerning the standards by which it would judge patent
  83. claims for algorithms.[8]  Nevertheless, some recently
  84. issued patents suggest that at least some patent examiners
  85. are operating on this basis.  A lawyer who takes an
  86. aggressive stand on the patentability of software
  87. innovations is certainly more likely to generate more
  88. business for him- or herself than one who has a more
  89. cautious interpretation of the patentability standard.
  90.  
  91.      While lawyers have been arguing for many years about
  92. the patenting of software innovations, the legal debate over
  93. the patenting of algorithms heated up when in 1986 Donald
  94. Chisum, an articulate and well-respected patent scholar,
  95. wrote an article arguing that the Supreme Court rulings
  96. against patent protection for computer program algorithms be
  97. overruled.  He asserted that the rulings were wrong as a
  98. matter of patent law as well as being bad intellectual
  99. property policy.[9]  Since then, the PTO has issued some
  100. well-publicized patents for computer program algorithms,
  101. including one for industrial applications of Narendra
  102. Karmarkar's linear programming algorithm, assigned to AT&T.
  103. And this past November an appellate court overturned a
  104. decision by the PTO which would have denied a patent to a
  105. voice recognition algorithm.  (The implications of this
  106. case, however, are far from clear, however, for the decision
  107. said it was following the earlier Supreme Court rulings, and
  108. upheld the algorithm patent claim on grounds that are far
  109. from convincing and seem at odds with at least one of the
  110. previous Supreme Court decisions (see below).)  And so the
  111. legal debate goes on.
  112.  
  113.      While this column can only give a brief glimpse of the
  114. history of the legal debate on this topic,[10] it is well to
  115. begin with the story of the first computer program algorithm
  116. case to be decided by the Supreme Court for it is typical of
  117. the problems that computer program innovations present for
  118. the patent system, and it is the case which Professor Chisum
  119. has argued should be overruled.  The article will then
  120. discuss the two most recent appellate decisions on the
  121. patentability of algorithms.
  122.  
  123. THE BENSON CASE
  124.  
  125.      Gottschalk v. Benson is the 1972 Supreme Court decision
  126. that ruled that a computer program algorithm was
  127. unpatentable in nature.  Gottschalk was the Commissioner of
  128. Patents who sought Supreme Court review of an appellate
  129. court ruling which had overturned the patent office's
  130. decision to deny Benson (an employee of Bell Laboratories) a
  131. patent on his two claims for a new algorithm for converting
  132. binary coded decimals to pure binary form.
  133.  
  134.      The appellate court regarded the first two of Benson's
  135. claims as easily meeting the standards for a patentable
  136. process because the claim made reference to hardware
  137. elements, such as "signals" and "reentrant shift registers."
  138. This meant, said the judges, that it was only a claim for
  139. the machine implementation of this process.  Under standards
  140. this court had announced in previous cases, such hardware
  141. references made the claim a patentable one.  The judges
  142. pointed out that cash registers, like Benson's method,
  143. worked with numbers, but that didn't make such registers
  144. unpatentable.  (This analogy, however, misses the deeper
  145. question of whether addition itself would be patentable as a
  146. process merely because it is capable of being carried out on
  147. a machine such as a cash register, of which more below.)
  148.  
  149.      Benson's second claim, however, made no mention of any
  150. hardware elements.  The appellate court admitted that
  151. issuing a patent on this claim would cover the method when
  152. performed manually with a pencil and paper (which was why
  153. the patent office regarded it as an unpatentable "mental
  154. process").  Because it regarded computer implementations to
  155. be the only practical utilization of the invention, the
  156. court decided that this claim too was technological enough
  157. in character to be a patentable process.  Consequently, the
  158. appellate court ruled that the patent office had been wrong
  159. to reject Benson's patent application.
  160.  
  161.      The Supreme Court reversed this appellate court
  162. decision and ruled that the patent office had been right to
  163. reject both of Benson's claims.  It agreed with the patent
  164. office that up till that time, only processes that involved
  165. the transformation of matter from one physical state to
  166. another (such as a chemical process might) had been
  167. considered patentable.  Benson's method did not transform
  168. matter.
  169.  
  170.      While the Court made clear that it wasn't saying that
  171. transformation of matter would always be required to support
  172. the patentability of a process, the judges were persuaded by
  173. "friend of the court" briefs submitted by such firms as IBM,
  174. Burroughs, and Honeywell that because of the mathematical
  175. character of the Benson algorithm, it was not the sort of
  176. process that was patentable in nature.  (The Court also
  177. agreed with the patent office that mental processes are not
  178. patentable, although this was not one of its main points.)
  179. The Court likened Benson's algorithm to a law of nature or a
  180. scientific principle, which are kinds of discoveries
  181. traditionally not considered to be patentable in character.
  182. That the only practical utilization of the Benson algorithm
  183. was in a computer was taken by the Court to mean that a
  184. patent on it would, in effect, preempt all uses of that
  185. algorithm.  That too influenced the Court to deny its
  186. patentability.
  187.  
  188. POST-BENSON PATENTABILITY STANDARDS
  189.  
  190.      In the years that followed the Supreme Court's 1972
  191. Benson decision, the appellate court reviewed a number of
  192. other patent office decisions involving computer program
  193. innovations.  In these cases, the court experimented with
  194. various interpretations of the Benson decision (which the
  195. appellate court was bound to follow, even if the judges on
  196. it didn't agree with the Supreme Court's ruling).
  197.  
  198.      For a while, the appellate court interpreted Benson as
  199. applying only to claims drafted in "process" (or method)
  200. form, and not to claims drafted in "machine" (or apparatus)
  201. form, although a patent lawyer could, through minor wording
  202. changes, easily draft the claims in either form.  At some
  203. point, however, the appellate court decided to abandon this
  204. distinction.  (But see the discussion of the Iwahashi case
  205. below.)
  206.  
  207.      Then the appellate court began to distinguish between
  208. "mathematical algorithms" (by which the appellate court
  209. generally meant mathematical formulae) which it said were
  210. unpatentable under the Benson ruling and nonmathematical
  211. algorithms (such as an algorithm for converting written
  212. texts from one natural language to another which the
  213. appellate court regarded as nonmathematical in character)
  214. which could be patented.
  215.  
  216.      For a time, the appellate court decided that even
  217. claims for "mathematical algorithms" might still be
  218. patentable so long as the claims did not cover all uses of
  219. the algorithm, so that limiting the claim to some
  220. technological environment or field of application were
  221. regarded by the appellate court as "saving" the claims from
  222. Benson's proscription against a patent on an algorithm.
  223.  
  224.      However, in 1978 (and again in 1981), the Supreme Court
  225. said that claim limitations of this sort were not consistent
  226. with its ruling in Benson.  Nor was it consistent with
  227. Benson merely to "tack on" to the claims some minor "post-
  228. solution" activity.  In its 1981 decision Diamond v. Diehr,
  229. the Supreme Court ruled that a patent claim for a process
  230. should not be rejected merely because it included a
  231. mathematical calculation or a computer program as an
  232. element.
  233.  
  234.      All that was required, the Court said, was that the
  235. process being claimed--in Diehr, the process was said to be
  236. one for curing rubber, which included as an element some
  237. computerized calculations to determine when the curing was
  238. done--be of a patentable sort.  Rubber curing being a
  239. traditional sort of industrial process (i.e, one involving
  240. the transformation of matter), the Court found Diehr's
  241. process to be patentable in nature.  The present PTO
  242. guidelines on the patentability of claims involving
  243. "mathematical algorithms" attempt to implement the Supreme
  244. Court's ruling in Diehr, as well as to be consistent with
  245. other appellate court's rulings on computer program-related
  246. inventions.
  247.  
  248. THE IWAHASHI CASE
  249.  
  250.      There have been relatively few court decisions since
  251. the Supreme Court's Diehr decision concerning the
  252. patentability of computer program algorithms or other
  253. software innovations.  In the fall of 1989, however, the
  254. appellate court which oversees the patent office's decisions
  255. issued two opinions concerning what the PTO found to be
  256. unpatentable algorithms .  In the Iwahashi case, the
  257. appellate court ruled that a patent should have issued; in
  258. the Grams case, the appellate court upheld the PTO's
  259. rejection of the claims.
  260.  
  261.      Iwahashi's claim was drafted in apparatus (rather than
  262. method) form, and was for an auto-correlation unit useful in
  263. pattern recognition (particularly voice recognition) to
  264. obtain auto-correlation coefficients for stored signal
  265. samples.  Iwahashi claimed to have invented a simpler way to
  266. obtain the desired coefficients.  (Rather than utilizing
  267. multiplication as the prior art did, which required more
  268. complicated circuitry and more calculation time, Iwahashi's
  269. unit squared the sum of two factors in accordance with a
  270. stated formula.)
  271.  
  272.      Most of the elements in the claim were for obtaining
  273. input values, calculating sums in accordance with a formula,
  274. and storing the values obtained from the calculations.
  275. Several of the claim elements made reference to "read only
  276. memory" (e.g., storing a value in read only memory).
  277. Despite these references, the PTO regarded the claim
  278. nonetheless as being for the algorithm.  The appellate
  279. court, however, focused on the fact that the claim was for
  280. an apparatus (a "unit"), and made references to "read only
  281. memory" (a hardware component) in ruling that the claim was
  282. for a patentable machine.
  283.  
  284.      Given that the Supreme Court, in the course of judging
  285. the patentability of Benson's invention, did not distinguish
  286. between the claim which referred to "reentrant shift
  287. registers" and that which made no reference to any hardware
  288. elements, the appellate court's ruling in Iwahashi seems
  289. inconsistent with Benson.  One wonders from reading this
  290. case whether all it takes now to render a claim for a
  291. computer program-related innovation patentable is to draft
  292. it in apparatus form and mention a ROM.
  293.  
  294.      The Iwahashi opinion is also difficult to square with
  295. earlier decisions by a predecessor appellate court, which
  296. regarded it immaterial whether a claim reciting a
  297. mathematical algorithm was drafted in method or apparatus
  298. form.  Although the decision does not indicate whether the
  299. algorithm was intended to be embodied in a program or in a
  300. chip, this distinction too would not seem to be meaningful
  301. since the Benson algorithm, like all other computer program
  302. algorithms, too could have been embodied in a chip, rather
  303. than a program.
  304.      (Another computer program algorithm patent which it
  305. seems difficult to square with the three Supreme Court
  306. decisions on this subject is AT&T's patent on the Karmarkar
  307. algorithm, or at least on "industrial applications" of it,
  308. in view of the Court's statements that merely limiting the
  309. field of application for the algorithm does not make it
  310. patentable.)
  311. THE GRAMS CASE
  312.      Grams made a number of claims related to a method of
  313. diagosing abnormal conditions in complex systems.  The
  314. method consisted of steps such as conducting tests on
  315. individual instances of the system, taking values from these
  316. tests and comparing them with values associated with normal
  317. individuals, and conducting successive tests to determine
  318. the cause(s) of the abnormality.  The patent application
  319. made evident that the method was to be "computerized."
  320. Relying on the 1982 Meyer decision in which an algorithm for
  321. an expert system program for diagnosis of neurological
  322. conditions had been held to be unpatentable as being for a
  323. mathematical algorithm, the appellate court in Grams upheld
  324. the PTO's rejection of the claims.
  325.      One of the things that was surprising about both the
  326. Grams and the Meyer decisions was that in them the court
  327. took a broader view of what the term "mathematical
  328. algorithm" included than it had in some of its earlier
  329. decisions.  In the 1978 Toma case, for example, the
  330. appellate court had rejected the argument that Toma's
  331. algorithm for a computerized process of natural language
  332. translation was a "mathematical algorithm" for it recited no
  333. equation; but then neither did Grams' or Meyer's
  334. applications.  In the latter two cases, the appellate court
  335. also emphasized that the claims were for an unpatentable
  336. mental process, even though it was clear that the intended
  337. implementation of both was a computer program.
  338.  
  339. WHAT TO DO IF PATENT LAW'S DISTINCTIONS ARE UNTENABLE
  340.  
  341.      Professor Chisum has argued that the Supreme Court's
  342. Benson decision should be overruled.  Benson's algorithm
  343. was, in his view, a process that was technological enough in
  344. character to be patentable.  Chisum has blamed the analytic
  345. confusion reflected in the judicial case law (such as the
  346. distinction between "mathematical" and "nonmathematical"
  347. algorithms) on the Supreme Court's Benson decision, and
  348. predicts that all will be well once Benson is overruled.
  349. Chisum has also asserted that patent incentives are needed
  350. to stimulate investment in research that will lead to
  351. important algorithmic innovations and advance the state of
  352. the art of computer programming.
  353.  
  354.      The computer scientist Allen Newell, in responding to
  355. Chisum's article the patentability of algorithms, agreed
  356. with Chisum that the distinction between mathematical and
  357. nonmathematical algorithms is untenable, as is that between
  358. algorithms and mental processes.  Newell pointed out that
  359. cognitive scientists have been aiming to model the
  360. computational processes which occur in the brain by writing
  361. programs that simulate this kind of computation;
  362. consequently, there is an equivalence between algorithms and
  363. mental processes that makes any distinction between them for
  364. patent purposes doomed to failure.
  365.  
  366.      While agreeing with Chisum that the particular
  367. confusion that developed in the law in the aftermath of the
  368. Benson decision might disappear if Benson was overruled, he
  369. questioned Chisum's conclusion that all the analytic
  370. confusion in patent law concerning algorithms would be
  371. resolved by this act.  Newell thought more profound issues
  372. were raised by the patenting of program algorithms than
  373. Chisum seemed to realize.
  374.  
  375.      Newell suggested that the conceptual models on which
  376. the patent system was based might be broken when applied to
  377. algorithms and other program innovations, and questioned
  378. whether more innovation in program algorithms would result
  379. from patenting than has resulted from what has been the norm
  380. of nonprotection.
  381.  
  382.      Newell used the example of the commonly used algorithm
  383. for addition to illustrate the conceptual problems presented
  384. by patents for algorithms.  Suppose it (or some other
  385. mathematical procedure of equally widespread application)
  386. had just been invented.  Chisum's definition of a patentable
  387. process would seem to include such an innovation as a
  388. patentable one.  And yet it is surely the kind of innovation
  389. which would ordinarily not be considered patentable.  (Even
  390. the Supreme Court justices who would have upheld a patent on
  391. an equation useful in catalytic conversion plants in the
  392. 1978 Parker v. Flook case gave multiplication as an example
  393. of an unpatentable process.)
  394.  
  395. THE NEED FOR A STANDARD OF PATENTABILITY
  396.  
  397.      Before overruling the Benson decision, it is surely
  398. wise to think carefully about the consequences of granting
  399. patent protection to computer program algorithms, which are
  400. by nature mathematical in character.  What makes them
  401. "technogical" enough to be patentable processes?  The fact
  402. that they can be carried out on computer?  Some case law
  403. suggests this may be enough.
  404.  
  405.      If that is so, an algorithm for addition would seem to
  406. be patentable, as would the program which would carry it
  407. out.  Since a patent could issue on the algorithm itself,
  408. and since patent law gives the holder of the patent
  409. exclusive rights to use the patented invention, some might
  410. even argue that it would infringe the patent to write an
  411. article about the algorithm, for writing about it would
  412. "use" it, and would induce one's readers to "use" it as
  413. well, which might be regarded as contributory infringement.
  414. (For that matter, even reading the patent might be an
  415. infringing use of it.)  It has traditionally not infringed a
  416. patent to draw a patented machine or to write an article
  417. about it, for one could not thereby "make" or "use" the
  418. machine, whereas with mental processes like addition, one
  419. can "use" the invention by writing about it.
  420.  
  421.      Given that all manner of information can now be
  422. processed by computer, a standard of patentability that
  423. rested merely on the ability to computerize it would make
  424. all methods of representing, organizing, and manipulating
  425. information patentable.  (Benson's algorithm, for example,
  426. can be characterized as a method of representing data--in
  427. that case, numerical information--or converting its
  428. representation from one form to another.)  In the past,
  429. methods of representing, organizing, and manipulating
  430. information have been considered unpatentable, as not being
  431. "technological" in character.  It seems a rather broad
  432. stretch to make all information processing patentable just
  433. because one wants, for example, to give AT&T incentives to
  434. invest in research for advances in computing such as the
  435. Karmarkar linear programming algorithm.  Yet where does one
  436. draw the line?
  437.  
  438.      Chisum punts when it comes to indicating what the
  439. bounds of patentability would be if Benson was overruled,
  440. looking only to a 1970 case which says that all it takes to
  441. be a patentable process is for the process to be "in the
  442. technological arts," without defining what that might and
  443. might not include.  Later cases interpreting that 1970 case
  444. seem to say that it is enough to make a process patentable
  445. that it can be carried out on a computer.  Transformation of
  446. matter as a test of what patentable processes might include
  447. and not include may have outlived its usefulness, but at
  448. least it was a standard that provided some limiting
  449. boundaries for patentability.
  450.  
  451.      Furthermore, given how much the software industry has
  452. grown and how much innovation it has exhibited in an
  453. environment in which patent protection was perceived to be
  454. unavailable, some have questioned whether more than
  455. copyright or trade secret protection is really needed to
  456. incent innovations in computer programming.
  457.  
  458.      Some also express concern about the ability of the PTO
  459. to make up for thirty years of not keeping track of the
  460. state of the art of computer programming, and the adequacy
  461. of its classification system, as well as its judgment as to
  462. the "nonobviousness" of some innovations which have been
  463. patented.  In addition, some worry that the structure of the
  464. software industry will be changed by the increasing
  465. utilization of patents for software innovations, and entry
  466. into the business made more difficult.  Given how much
  467. innovation in the field has come from small firms, the
  468. prospect of higher entry barriers from patents is worth
  469. considering carefully.
  470.  
  471. A NEW POLICY STUDY IS UNDERWAY
  472.  
  473.      At the request of some Congressional committees, the
  474. Office of Technology Assessment of the U.S. Congress has
  475. just recently undertaken to study how the U.S. software
  476. industry can most effectively utilize intellectual property
  477. protection to maintain its competitive edge in the emerging
  478. global marketplace for software.  Among the issues OTA will
  479. be studying is what role patents should play in the legal
  480. protection of program innovations.  OTA will be seeking
  481. input from computing professionals, industry people, user
  482. groups, as well as lawyers, in carrying out this work.  OTA
  483. may well conclude that although it might have impeded the
  484. growth of the industry if patents had been available for
  485. program innovations in the early stages of the software
  486. industry, such protection is now needed to spur investment
  487. in software development and strengthen the position of U.S.
  488. firms in the international arena.  Let me know what you
  489. think.
  490.  
  491.  
  492. REFERENCES
  493.  
  494. [1]  Samuelson, P. and Glushko, R.  Survey on the Look and
  495. Feel Lawsuits, Commun. of the ACM 33, 483 (May 1990).
  496.  
  497. [2]  Newell, A.  The Models Are Broken!  The Models Are
  498. Broken.  University of Pittsburgh Law Review, 47, 1023
  499. (1986).
  500.  
  501. [3]  Kapor, M.  Testimony at Hearings before U.S. House of
  502. Representatives, Subcommittee on Courts, Intellectual
  503. Property and the Administration of Justice, of the Committee
  504. on the Judiciary (March 5, 1990).
  505.  
  506. [4]  Plauger, P. J.  Soup or Art?  (Copyright Protection for
  507. Software Concepts), Computer Language, 6, 17 (Sept. 1989).
  508.  
  509. [5]  Soma, J. and Smith, B.  Software Trends:  Who's Getting
  510. How Many of What? 1978 to 1987, J. of Pat. & Tradem. Soc'y,
  511. 71, 415 (1989).
  512.  
  513. [6]  Sumner, J. and S. Lundberg.  The Versatility of
  514. Software Patent Protection:  From Subroutines to Look and
  515. Feel, Computer Lawyer, 3, 1 (June 1986).
  516.  
  517. [7]  Kahin, B.  The Software Patent Crisis, Technology
  518. Review, 93, 52 (April 1990).
  519.  
  520. [8]  U.S. Patent & Trademark Office.  Report on Patentable
  521. Subject Matter:  Mathematical Algorithms and Computer
  522. Programs, Pat., Cop., & Tradem. J. (BNA), 38, 563 (1989).
  523.  
  524. [9]  Chisum, D.  The Patentability of Algorithms.
  525. University of Pittsburgh Law Review, 47, 959  (1986).
  526.  
  527. [10]  Samuelson, P.  Benson Revisited:  Should Patent
  528. Protection Be Available for Algorithms and Other Computer
  529. Program-Related Inventions?  Emory Law Journal, 39,
  530. (forthcoming fall 1990).
  531.  
  532. Pamela Samuelson is a Professor of Law at the University of
  533. Pittsburgh School of Law.
  534.  
  535.