通過類比人類發展過程中的裡程碑事件，認知推理關注如何從原始信号（視覺、聽覺、觸覺或多模态）中展現“小數據，大任務”的類人學習能力，以實現對複雜物理世界和社會交互的精準建模，推動實現新一代強人工智能。

認知推理是一個高度交叉的前沿方向，融彙了計算機科學、統計學、發展心理學、人類學、語言學、神經科學等最前沿的發現與實驗手段。主要研究内容包括：可供性、功能性、直覺物理、因果推理、工具與模仿、非言語溝通、意圖、有生性、心智理論、抽象推理、效用、可解釋性AI和通信與溝通等。

本方向由朱松純教授領銜，具有高度的國際視野與廣泛的國際合作。曾牽頭多項美國DARPA、ONR MURI等基礎科研項目，關注複雜的認知推理問題。團隊成果發表在包括Science Robotics等多個國際頂刊中，被Science主頁頭條刊登。研究成果曾被焦點訪談、人民日報、新華社、中國日報、MIT Tech Review、IEEE Spectrum、Smithsonian等國内外媒體廣泛報道。