Асноўнымі навуковымі напрамкамі лабараторыі матэматычнай кібернетыкі (ЛМК) з’яўляюцца:

• распрацоўка і даследаванне матэматычных мадэляў, метадаў і алгарытмаў тэорыі раскладаў і каляндарнага планавання, камбінаторныя аптымізацыі;
• аналізу, апрацоўкі і распазнання лічбавых малюнкаў;
• біяінфарматыкі і медыцынская інфарматыка.

У рамках гэтых напрамкаў даследаванні праводзяцца ў наступных галінах:

1. метады рашэння задач аптымізацыі і даследаванне іх вылічальнай складанасці для наступных абласцей: дыскрэтная аптымізацыя, тэорыя раскладаў і каляндарнае планаванне, камбінаторныя аптымізацыя, экстрэмальныя задачы на графах і сетках, метады ацэнкі складанасці камбінаторных задач;
2. метады апрацоўкі лічбавых малюнкаў дыстанцыйнага зандзіравання Зямлі, метады і алгарытмы рэканструкцыі трохмерных сцэн па лічбавых малюнках і відэапаслядоўнасцях;
3. метады апрацоўкі медыцынскіх малюнкаў рознай мадальнасці (камп’ютарная і магнітна-рэзанансная тамаграфія, УГД, гісталогія) з мэтай распрацоўкі сістэм медыцынскай дыягностыкі і падтрымкі планавання аперацый.
4. метады аналізу паслядоўнасцей і структурных біялагічных даных з мэтай прадказання ўзаемадзеяння бялкоў, распрацоўкі патэнцыйных лекавых прэпаратаў, выяўлення залежнасцей паміж рознымі фактарамі ў дадзеных.