Современное развитие вычислительной техники характеризуется переходом от наращивания тактовой частоты к массовому внедрению параллельных архитектур, однако эффективное использование многоядерных и гетерогенных систем требует решения таких проблем, как минимизация задержек доступа к памяти, распределение задач и синхронизация. Цель исследования – выявление и систематизация перспективных векторов развития параллельной обработки данных на основе патентного анализа, а также определение ключевых патентообладателей, формирующих технологический базис в данной области. В работе проанализирована выборка из 294 274 патентов, поданных в ведущие мировые ведомства за 2005–2025 гг., с использованием методов количественного анализа и тематического кластерирования. Результаты демонстрируют устойчивый рост патентной активности (среднегодовой темп прироста 5,9 %) и географическую концентрацию патентообладателей в США (82,9 %). Выделено четыре технологических вектора: оптимизация доступа к памяти (38,0 %), потоковая и распределенная обработка данных (26,8 %), специализированные аппаратные архитектуры (17,7 %), а также управление задачами и синхронизация (17,5 %). Доминирование первого вектора подтверждает, что ключевой проблемой индустрии являются задержки при перемещении данных между вычислительными ядрами и подсистемой памяти. В ближайшие 5–7 лет технологии процессоров в памяти, оптические межсоединения и аппаратные ускорители сетевых функций могут перейти в разряд промышленных стандартов, однако сохраняется риск фрагментации и вендор-зависимости. Научная новизна заключается в количественном выявлении структуры патентной активности и эмпирическом доказательстве приоритета оптимизации доступа к памяти над задачами синхронизации.
Current developments in computer technology are characterized by a shift from increasing clock frequency to the widespread adoption of parallel architectures. However, the effective use of multi-core and heterogeneous systems requires addressing challenges such as minimizing memory access latency, task distribution, and synchronization. The aim of this study is to identify and systematize promising vectors for the development of parallel data processing based on patent analysis, as well as to determine the key patent holders shaping the technological foundation in this field. A sample of 294,274 patents filed with leading global patent offices between 2005 and 2025 was analyzed using quantitative analysis and thematic clustering. The results demonstrate steady growth in patent activity (compound annual growth rate of 5.9 %) and a geographic concentration of patent holders in the United States (82.9 %). Four technological vectors are identified: memory access optimization (38.0 %), streaming and distributed data processing (26.8 %), specialized hardware architectures (17.7 %), and task management with synchronization (17.5 %). The dominance of the first vector confirms that the key industry challenge is latency in data transfer between computing cores and the memory subsystem. In the next 5–7 years, technologies such as processing-in-memory (PIM), optical interconnects, and hardware accelerators for network functions may become industry standards; however, the risk of fragmentation and vendor lock-in remains. The scientific novelty lies in the quantitative identification of the patent activity structure and empirical evidence of the priority of memory access optimization over synchronization tasks.
1. Peng L., Yang J., Tang C. Method for matrix data broadcast in parallel processing: пат. US11983560B2; заяв. и патентообл. Advanced Micro Devices, Inc. № 17/571,374; заявл. 07.01.2022; опубл. 14.05.2024. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/ed/e3/97/b5901b5baeb08f/US11983560.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
2. Suk J. H., Lyuh C.-G. Data generation device for parallel processing: пат. US10725789B2 СШA; заявитель и патентообладатель Electronics and Telecommunications Research Institute (KR). № 16/154,508; заявл. 08.10.2018; опубл. 28.07.2020. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/3e/cf/d0/ee87e307f1c862/US10725789.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
3. Crawford I. L. Searching data in parallel using processor-in-memory devices: пат. US10489060B2 США / заяв. и патентообл. Micron Technology, Inc № 15/849,381; заявл. 20.12.2017; опубл. 26.11.2019. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/77/eb/62/0f0da370e34a82/US10489060.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
4. Jayasena N. S., O’Connor J. M., Mantor M. Prefetch kernels on data-parallel processors: пат. US11500778B2 США / заявитель и патентообладатель Advanced Micro Devices, Inc. № 16/813,075; заявл. 09.03.2020; опубл. 15.11.2022. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/3d/10/db/7d2cde469fe9bd/US11500778.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
5. Viel E., Ueda H. Parallel data stream processing method, parallel data stream processing system, and storage medium: пат. US10459921B2 США. № 14/943,050; заявл. 17.11.2015; опубл. 29.10.2019. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/39/f1/11/cc757a0b99162a/US10459921.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
6. Singh G., Chiu C.-H., Sundaresan N. Parallel data stream processing system: пат. US11789955B2 США / заявитель и патентообладатель eBay Inc. № 15/783,914; заявл. 13.10.2017; опубл. 17.10.2023. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/34/c1/0d/a08991c17a5792/US11789955.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
7. Bradshaw R., Chambers C. D., et al. Incremental parallel processing of data: пат. US10628212B2 США / заявитель и патентообладатель Google LLC. № 16/030,282; заявл. 09.07.2018; опубл. 21.04.2020. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/c3/ce/3a/4350e03c335844/US10628212.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
8. Окава К. Устройство кодирования изображения, способ кодирования изображения, устройство декодирования изображения, способ декодирования изображения и программа: пат. RU2758583C1. Опубл. 29.10.2021. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/4f/87/ac/862120f8cab5da/RU2758583C1.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
9. Гонг Д. К. Системы и способы параллельной и масштабируемой обработки телеметрических данных от подключаемых раздаточных машин: пат. RU2737032C2. Опубл. 24.11.2020. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/d7/4b/d2/5509fbbc7a3190/RU2737032C2.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
10. Han B., Gopalakrishnan V., Anwer M. B., et al. Controlling parallel data processing for service function chains: пат. US11502910B2 США. № 17/065,820; заявл. 08.10.2020; опубл. 15.11.2022. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/f2/d4/bb/9158a2983a4ac9/US11502910.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
11. Han B., Gopalakrishnan V., Anwer M. B., Zhang Z.-L., Zhang Y. Controlling parallel data processing for service function chains: пат. US11979290B2 США. № 17/986,423; заявл. 14.11.2022; опубл. 07.05.2024. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/bc/91/69/32422db01f38a9/US11979290.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
12. Kantecki et al. Reordering of data for parallel processing: пат. US11050682B2 США / заявитель и патентообладатель Intel Corp. № 17/361,760; заявл. 29.06.2021; опубл. 29.06.2021. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/ed/5a/ba/8c3eb16271fa9b/US11050682.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
13. Rahman et al. Parallel data transfer to increase bandwidth for accelerated processing devices: пат. US10672095B2 США / заявитель и патентообладатель Advanced Micro Devices, Inc. № 16/177,514; заявл. 31.10.2018; опубл. 02.06.2020. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/0a/b4/ca/9a759a4538328d/US10672095.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
14. Agarwal A. Transferring data in a parallel processing environment: пат. US10747712B1 США. № 12/070,120; заявл. 25.02.2008; опубл. 18.08.2020. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/36/a5/af/70982d864eb5a8/US10747712.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
15. Цао Л., Чэнь Б., Лю Г. Способ управления процессором и многопроцессорной системой: пат. RU2658884C1. Опубл. 25.06.2018. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/cf/30/33/93546b674ac2c5/RU2658884C1.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
16. Tan X. et al. Method of managing task dependencies at runtime in a parallel computing system of a hardware processing system and a hardware acceleration processor: пат. US11436048B2 США. № 15/607,520; заявл. 29.05.2017; опубл. 06.09.2022. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/15/6b/76/15fb601aa6518c/US11436048.pdf (дата обращения: 13.05.2026).
17. Thompson W. C., Yung Y.-F. Parallel process scheduling for efficient data access: пат. US10289447B1 / заявитель и патентообладатель SAS Institute Inc. № 16/221,752; заявл. 17.12.2018; опубл. 14.05.2019. 30 с. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/ec/9a/e9/8071a5d5b50110/US10289447B1.pdf (дата обращения: 03.05.2026).
18. Zaidi S. A. M., Gabrielli G. In-core parallelization in a data processing apparatus and method: пат. US12229565B2 / заяв. и патентообл. Arm Limited. № 18/042,845; заявл. 26.08.2021; опубл. 18.02.2025. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/1c/02/ee/0e2978a8bf37e9/US12229565.pdf (дата обращения: 13.05.2026).
19. Хиллмэн Р., Виллямсон Г. Система, способ и устройство для коррекции ошибки в мультипроцессорных системах: пат. RU2577465C2. Опубл. 20.03.2016. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/29/55/6c/65af0d708bb676/RU2577465C2.pdf (дата обращения: 12.05.2026).
20. Малов А. В. Способ распараллеливания программ в среде логического программирования в вычислительной системе: пат. RU2691860C1. Опубл. 18.06.2019. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/22/bd/6e/0e8ce7ede133af/RU2691860C1.pdf (дата обращения: 06.05.2026).
21. Малов А. В. Способ распараллеливания программ в среде агентно-ориентированного программирования в вычислительной системе: пат. RU2704533C1. Опубл. 29.10.2019. [Электронный ресурс]. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/13/3c/e9/9fa8ded6968185/RU2704533C1.pdf (дата обращения: 06.05.2026).