O PPG-CompMat atualmente possui 4 linhas de pesquisa. Os trabalhos de pesquisa desenvolvidos podem pertencer a uma linha ou à interseção de várias delas.
LINHA 1: Metodologias e Técnicas de Desenvolvimento de Software
Esta linha de pesquisa tem como objetivo a elaboração e aplicação de novas tecnologias, paradigmas, métodos, modelos e técnicas no desenvolvimento, avaliação, entendimento e gerenciamento de sistemas de software e dispositivos integrados por software, massivamente utilizados em Ciências Computacionais. São enfatizados os sistemas de maior complexidade estrutural e computacional, abrangendo (mas não se limitando a):
(i) metodologias voltadas para o desenvolvimento de Sistemas Complexos multiagentes e baseados em conhecimento em diferentes contextos;
(ii) sistemas móveis e cientes de contexto, baseados em middleware e integrados no âmbito de internet das coisas (IoT) em cenários distribuídos;
(iii) sistemas apoiados por realidade virtual, aumentada e mista, bem como ambientes virtuais e imersivos para apoiar a simulação de realidades e fenômenos diversificados; e
(iv) sistemas para análise e visualização de dados em pequena e larga escala (big data) para Sistemas Complexos interativos em domínios variados.
LINHA 2: Modelagem e Simulação de Sistemas Naturais e Artificiais
Esta linha de pesquisa dedica-se à modelagem matemática e computacional de mecanismos subjacentes a sistemas e processos complexos ocorridos em distintas escalas e originalmente estudados nas mais diversas áreas das ciências e engenharias. Os sistemas e processos investigados podem ser tanto naturais quanto artificiais, enquanto as abordagens empregadas envolvem métodos quantitativos, estatísticos, analíticos, estocásticos, simulação e processamento computacional. As pesquisas desenvolvidas possibilitam a criação de modelos que suportam novas teorias a respeito de processos e sistemas naturais, permitindo, também, sua reprodução e replicação. Além disto, tais iniciativas investigam e concebem modelos artificiais capazes de produzir soluções computacionais inovadoras para problemas práticos complexos prescindindo de inspirações e paralelos em sistemas naturais.
LINHA 3: Teorias e Métodos Computacionais
Esta linha se caracteriza pelo estudo de arquiteturas de computação e algoritmos em seu aspecto fundamental (teoria) e aplicado, visando a utilização dos métodos e técnicas computacionais na solução de problemas técnicos e científicos. A linha inclui os seguintes grandes temas: Correção e Propriedades Formais de Algoritmos; Teoria dos Grafos; Complexidade de Algoritmos; Computação Paralela, Distribuida e de Alto-Desempenho; Algoritmos para Grandes Volumes de Dados; Heurísticas e Meta-Heurísticas; Otimização Combinatória e Pesquisa Operacional; Lógica; Inteligência Computacional; Sistemas de Computação; Teoria da Computação; Matemática da Computação; Arquiteturas e Sistemas de Computação.
LINHA 4: Teorias e Métodos da Física e da Matemática
Esta linha de pesquisa se concentra no estudo e desenvolvimento de metodologias numéricas e analíticas que podem ser usadas para modelagem em ciências computacionais. Ela dá ênfase a teorias e métodos da Física e da Matemática para a descrição, compreensão e análise de sistemas complexos, com aplicações em diversas áreas do conhecimento. Os projetos ela desenvolvidos englobam aspectos da modelagem matemática discreta e contínua, envolvendo métodos de cálculo e análise variacional, análise numérica, álgebra linear computacional, mecânica estatística, teoria de probabilidades e teoria de controle.