В 1991 г. предложил технологию автоматного программирования, названную «Switch-технология». Соавтор разработки инструментального средства для поддержки автоматного программирования «UniMod».
В 2002 г. выдвинул новую инициативу в программировании - «Движение за открытую проектную документацию».
Неоднократно выступал на всесоюзных и международных конференциях с докладами по различным вопросам аппаратной и программной реализации алгоритмов логического управления и технологий программирования (например, LinuxSummit (Финляндия, 2004), Software Engineering Conference in Russia (Москва, 2005, 2006, 2007), 4-th International Conference in Central Europe on .NET Technologies (Чехия, 2006)).
Автор большого числа научных трудов, опубликованных, в том числе, и в таких журналах Академии наук СССР и России, как «Автоматика и телемеханика», «Автоматика и вычислительная техника», «Известия Академии наук. Техническая кибернетика», «Известия Российской Академии наук. Теория и системы управления», «Проблемы передачи информации», «Автометрия», «Программирование».
В 1981 г. в соавторстве выпустил книгу «Настраиваемые модули для управляющих логических устройств». Л.: Энергоиздат, 1981, 163 с.
В 1996 г. выиграл конкурс издательских проектов Российского фонда фундаментальных исследований и опубликовал книгу «SWITCH-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления» (СПб.: Наука. 1998, 628 с.), в которой ввёл такие понятия как «автоматное программирование», «автоматное управление», «наблюдаемость программ» и «кодирование состояний».
В 2000 г. при финансовой поддержке Администрации Санкт-Петербурга опубликовал книгу «Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации алгоритмов». СПб.: Наука. 2000, 780 с., в которой отражены научные результаты автора, полученные к этому времени.
В 2000 - 2011 гг. руководил научно-исследовательской работой по теме «Разработка технологии создания программного обеспечения систем управления на основе автоматного подхода», выполняемой в рамках программы фундаментальных исследований Министерства образования и науки Российской Федерации.
В 2002, 2003 гг. руководил работами по гранту РФФИ для проведения исследования по теме «Разработка технологии автоматного программирования» (грант № 02-07-90114), а в 2005, 2006 гг. - по теме «Разработка технологии объектно-ориентированного программирования с явным выделением состояний» (грант № 05-07-90011).
В 2003 г. признан одним из победителей конкурса исследовательских проектов в области проектирования интегральных схем, проводимого в СНГ компанией Intel и Московским физико-техническим институтом.
Грант корпорации Borland (2005).
В 2003 и 2005 гг. сопредседатель секции «Теоретические основы построения мультиагентных систем» на международной конференции «Integration of Knowledge Intensive Multi-Agent Systems». KIMAS’03, KIMAS’05. США. IEEE. DARPA.
В 2005, 2006 гг. руководил работами по государственному контракту «Технология автоматного программирования: применение и инструментальные средства», который победил в конкурсе проектов, проводимом Федеральным агентством по науке и инновациям в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 годы по приоритетному направлению «Информационно-телекоммуникационные системы и электроника». Проект был отобран в числе 15 наиболее инновационно-перспективных и социально-значимых проектов, выполняемых по указанной программе.
В 2007, 2008 гг. руководил работами по государственным контрактам «Технология генетического программирования для генерации автоматов управления системами со сложным поведением» и «Разработка технологии верификации управляющих программ со сложным поведением, построенных на основе автоматного подхода», выполняемым в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 годы» по приоритетному направлению «Информационно-телекоммуникационные системы».
Распоряжением Президента РФ на 2006 - 2008 гг. назначена стипендия за выдающиеся заслуги в области техники.
Второй руководитель научно-педагогической школы «Информационные и компьютерные технологии» - одного из победителей конкурса научно-педагогических школ Санкт-Петербурга 2006 года».
В 2003 - 2006 гг. опубликовал в компьютерной прессе (в основном еженедельниках «PC Week/RE» и «Компьютерра») цикл публицистических статей по проблемам образования и науки в области информационных технологий.
В 2008 г. получил премию Правительства РФ в области образования.
В 2008 г. предложил инициативу «Сохраним в университетах лучших!», реализация которой позволила остаться работать на постоянной основе в СПбГУ ИТМО чемпионам и призерам чемпионатов мира по программированию.
В 2009 г. опубликовал книгу «Автоматное программирование». СПб.: Питер. 2009, 176 с. (в соавторстве с Н.И. Поликарповой).
В 2010 г. опубликовал книгу «Заметки о мотивации», которая выдержала несколько изданий и постоянно дописывается (http://is.ifmo.ru/belletristic/).
В 2011 г. опубликовал книгу «Верификация автоматных программ». СПб.: Наука. 2011, 242 с.(в соавторстве с Вельдером С.Э., Лукиным М.А. и Яминовым Б.Р.).
C 2011 г. руководит работами по государственным контрактам «Разработка методов машинного обучения на основе алгоритмов решения задачи о выполнимости булевой формулы для построения управляющих конечных автоматов» и «Разработка метода сборки геномных последовательностей на основе восстановления фрагментов по парным чтениям», выполняемым в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы», а также государственным контрактом «Разработка алгоритмов сборки геномных последовательностей для вычислительных систем экзафлопсного уровня производительности», выполняемым в рамках Федеральной целевой научно-технической программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2009 – 2013 годы».
В 2011 г. инициировал создание в НИУ ИТМО лаборатории «Алгоритмы сборки геномных последовательностей». http://genome.ifmo.ru/index.html.
Член программных комитетов ряда международных конференций (например, «IEEE International Conference on Computational Intelligence for Measurement Systems and Applications». CIMSA 2005, CIMSA 2006. Италия, Испания, «The Second AIS SIGSAND European Symposium on Systems Analysis and Design». Польша (2007), «TOOLS-EUROPE». ETH. Швейцария (2007, 2008).
2015 г. - член технического комитета "IEEE Industrial Informatics".
Член редакционных коллегий журналов, например, «Информационно-управляющие системы», «Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики», RSDN.
Член диссертационных советов.
Автор сайтов по автоматному программированию http://is.ifmo.ru и "Сохраним в университетах лучших!" http://www.savethebest.ru