以服務于高度智能化的機器感知和機器認知系統為核心，數據驅動和知識引導相結合，以結構化與非結構化數據為對象，開展數據智能、計算智能、智能信息系統等層面的研究工作，實現以數據為基礎、計算為手段的人工智能新方法。

主要研究内容包括：面向序列數據、自然語言、圖像數據等多模态數據的語義表征，複雜系統狀态的智能感知、語義分析和挖掘，大規模圖結構數據的管理（知識圖譜等）、表征學習（圖神經網絡等）和挖掘，知識抽取和知識推理，計算智能（煙花算法等）理論與方法，強化學習和多智能體系統，以及數據智能和計算智能行業應用系統的研發。

近年來，承擔數20餘項國家級、省部級、國際合作以及企業橫向合作資金支持，包括國家重點研發計劃、國家自然科學重點基金和原創探索項目等。在領域頂級期刊和會議發表學術論文100餘篇，出版專著6部。獲得教育部自然科學獎二等獎1項，北京市自然科學獎二等獎2項，CCF自然科學二等獎1項，最佳研究論文獎2篇。與企業共建“北大-阿裡媽媽人工智能創新聯合實驗室”和“超級自動化聯合實驗室”，與中國航天、中國航空、國家電網、交通運輸部路網中心、北京市城市環境委、北京市城市管理執法局、中國移動集團公司、華為等開展廣泛合作，積極服務國家重大需求和地方經濟發展。