Основными научными направлениями лаборатории математической кибернетики (ЛМК) являются:

• разработка и исследование математических моделей, методов и алгоритмов теории расписаний и календарного планирования, комбинаторной оптимизации;
• анализа, обработки и распознавания цифровых изображений;
• биоинформатика и медицинская информатика.

В рамках этих направлений исследования проводятся в следующих областях:

1. методы решения задач оптимизации и исследование их вычислительной сложности для следующих областей: дискретная оптимизация, теория расписаний и календарное планирование, комбинаторная оптимизация, экстремальные задачи на графах и сетях, методы оценки сложности комбинаторных задач;
2. методы обработки цифровых изображений дистанционного зондирования Земли, методы и алгоритмы реконструкции трехмерных сцен по цифровым изображениям и видеопоследовательностям;
3. методы обработки медицинских изображений различной модальности (компьютерная и магнитно-резонансная томография, УЗИ, гистология) с целью разработки систем медицинской диагностики и поддержки планирования операций.
4. методы анализа последовательностей и структурных биологических данных с целью предсказания взаимодействия белков, разработки потенциальных лекарственных препаратов, выявления зависимостей между различными факторами в данных.