根据国内外离散数学的研究现状和发展趋势，信息技术的基础理论和产业化进程中的实际需求，以及实验室已有的科研基础和人才优势，确定本实验室的以下四个主要研究方向。
（1）图论与组合数学
该方向拟在图论及其应用领域，选择有国际影响的重大理论问题进行研究，特别是整数流与子图覆盖、图染色理论、结构图论、化学图论和代数图论。其广泛应用于以计算机科学技术为代表的现代信息技术领域、网络设计与优化、集成电路设计、人工智能以及经济和社会学研究。
（2）大规模集成电路设计中的数学方法
重点研究大规模集成电路设计中提出的图论和组合数学问题，以及嵌入式系统的理论和方法。同时对集成电路的逻辑设计算法、集成电路的物理设计和集成电路测试矢量自动生成进行研究，构造出新型高效优化、求解算法，作为集成电路设计自动化软件的核心技术，促进集成电路产业发展。
（3）优化理论与算法
主要研究连续全局优化、非线性整数规划、多Agent系统的语义模型和合作求解算法、数据挖掘等问题的优化算法、计算智能及其应用，以及矩阵理论和编码，并取得较多有意义和特色的研究成果。
（4）控制理论与应用
主要研究系统控制理论与智能交通系统。包括非线性控制、多自主体系统控制等理论研究，智能交通系统等应用研究；涉及计算机科学、应用数学、自动化等多学科交叉领域。
