数据科学与计算

研究大数据存储、检索、计算、分析的理论、模型与算法等大数据技术关键问题，并面向行业领域的应用问题，研究基于大数据技术的解决方案及研发相应软件系统。在 20 余年数据仓库、数据挖掘和复杂网络研究的基础上，突破了面向主题的大数据分析的局限，提出了系统级大数据分析建模理论，研制了具有自主知识产权的大数据软件系统，成果应用于海洋、交通、商业、医疗等多个领域。

软件系统与安全

随着大型基础设施和重要行业领域的软件规模越来越大，软件稳定性、可控性、安全性越来越复杂，软件面临的安全问题日益突出，包括硬件安全、网络安全、数据安全、应用安全，以及防攻击防泄漏和容错机制等。主要以数据安全、软件安全、网络安全等为背景，研究、设计、实现多种特殊性质加密算法、抗密钥泄露安全算法、隐私性保护算法、椭圆曲线基础运算快速实现算法，并将研究成果应用于云计算安全、数据库安全等诸多领域。

视觉计算与软件

视觉计算与软件主要研究在图像科学的统一框架下，将计算机视觉问题归纳为一系列以图像为基础的数学模型与算法，为医疗、遥感相关应用系统提供关键技术支撑；运用深度学习、人工智能等技术，研发智能交通的拥堵检测、视频信号质量检测、安全带检测等软件系统，并推广应用于智慧城市、智能家电等领域。

软件应用与生态

结合遥感大数据和空间信息、卫星遥感技术应用、数字地球和 GIS 信息技术应用、图像处理分析、多源多时空多谱段信息集合和数据挖掘、智慧城市和智慧地球、环境、灾害、农业信息工程等研究领域，研究软件设计的原理和原则，以及基于这些原理、原则的方法和技术。结合生物与数学、计算机、信息学技术，通过综合运用信息科学和数学等多领域的方法、软件和工具对生物信息进行获取、加工、存储、分析和解释，来阐明生物大数据所包含的生物学意义，聚焦基因识别、基因调控、蛋白质修饰、蛋白质结构比对和预测等热点问题。研究数据分析算法的设计，以及相关软件的设计与开发。

泛在网络与城市计算

本方向以城市为背景，将大规模的多源异构数据应用到城市计算的研究。城市计算是一个多数据多任务系统，通过融合、分析和挖掘人的移动模式、车辆轨迹、群体感知、城市道路网、社交媒体、交通流等多种异构数据，提取知识和智能，从而实现城市规划改进， 交通拥堵缓解、城市细粒度的空气质量推断、基于位置的社交网络推荐、城市安全和应急响应、能源战略制定等，解决城市所面临的挑战。此外，对多种介入网络协议进行研究，实现基于蓝牙技术的家庭网络协议及于两种网络家电之间的通信，嵌入式操作系统研究，网络终端安全性及可维护研究，健康管理网络平台研究等。将面向智慧家庭、智慧社区、智慧城市等领域重大需求，以解决基于物联网应用领域共性问题为目标，围绕体系结构、关键技术中的科学问题开展研究，并应用于本地区的特色产业。

智能信息处理

本方向针对经济建设和社会发展中需求，开展数据仓库与数据挖掘、复杂网络的应用研究，主要包括：1）结合蓝色经济的应用需求，针对海洋领域中信息处理相关问题，以908海洋专项调查结果为数据基础，研究海洋领域中数据集成、大规模数据访问及海洋数据挖掘分析等相关问题；2）研究基于复杂网络的多信息传播模型，研究大量复杂系统中存在的多个子系统且子系统要素间相互关联问题的复合复杂网络模型，为具有多子系统的复杂系统提供模型支撑。

计算机视觉

该方向将计算机底层视觉与高层视觉问题归纳为一系列逆问题，在图像科学的统一框架下研究这些问题的数学模型与数值方法，为基于复杂遥感图像、医学图像、工程图像处理的计算分析奠定基础；研究图像恢复、图像分解、图像分割、图像配准与融合、曲面上的图像处理等问题的全局优化变分模型及相关快速算法。系统研究复杂多变形体系统、医学仿真系统中关键问题的数学模型、数值方法与可视化技术。

密码学及应用

本学科方向主要涉及网络空间安全的关键技术--密码学以及在安全领域中的应用。密码学作为信息安全的关键技术, 可以提供信息的保密性、完整性、可用性以及抗抵赖性。在密码学的研究领域，本学科方向的主要特色是侧重于密码技术的研究，考虑的是解决实际应用问题的密码方案的设计，研究的是信息安全中的共性技术。在信息安全诸多领域比如：大数据安全、云计算安全领域，都需要应用这些密码技术。在密码学应用的研究领域，本学科方向的主要特色是侧重于当前的新兴和热点领域中安全问题的解决。具体说来，本学科方向主要研究密码技术中的密钥泄露问题的解决方法、网络安全中的密钥管理协议、云存储中的完整性检测技术、云计算中的安全外包问题等。

网络与系统安全

网络安全是保障整个网络互连系统正常工作, 提供多样化应用服务的基础，系统安全的特点是从系统级的整体上考虑信息安全的威胁与防护，二者相辅相成，有机统一，共同组成了网络空间安全领域的核心安全支撑体系。本学科方向的特色主要体现在数据库安全、可信网络体系与互连等几方面的研究工作上。在该领域与美国宾夕法尼亚州立大学、美国德州大学达拉斯分校等大学的研究机构进行了项目合作研究。在信息安全专业本科生和研究生教育环节，增加了该领域前沿技术理论介绍等课程内容。通过带领学生开展实践创新项目等形式，进一步培养学生的学习能力和实践能力。

安全算法理论

现代安全密码基础算法的研究大致可分为三类：Hash函数、对称密码（私钥密码）算法与非对称密码（公钥密码）算法。本学科方向侧重于公钥密码算法的设计与安全性分析的理论研究。公钥密码不仅可以实现加密密钥公开条件下的保密通信，还提供认证功能，因此引起人们的高度关注并在计算机网络安全通信中被广泛使用。公钥密码体制RSA、ElGamal体制、ECC 和DSA 等成为公钥密码的标志性成果。尽管如此，新型公钥密码体制的设计和未来公钥密码体制的分析与攻击技术也不容忽视。分解因子和离散对数问题是量子多项式时间可求解的，面对量子计算的高速发展与未来量子计算机的潜在威胁，设计抗量子计算的公钥密码算法被提升到一个前所未有的高度，已成为国际密码领域重要研究内容。本学科方向的特色是研究安全算法的基础理论，特别是后量子密码基本理论，如：格上的困难问题求解，基于格的密码算法等。