（1）计算机系统结构：本方向发挥哈尔滨师范大学的领域优势，立足于基础教育大数据建设，依托于省级智能教育与信息工程重点实验室，开展适合于现代教育理念的计算机系统结构方面的研究工作。主要研究海量存储系统与云存储服务；高性能计算与云计算技术；多媒体计算与网络；移动计算技术；计算机高速接口与通道；嵌入式系统与 SoC 设计；新一代网络体系结构；研究交互理论与模型、自然交互技术、多模态数据融合以及基于多网融合、多点互动的远程实时高速传输技术，建设远程教学交互系统。
2）计算机应用技术：本方向借助于基础教育大数据，依托于省级机器视觉与智能检测工程研发中心，开展人工智能和教育相结合的研究工作，创新现代教育理念。主要研究并行计算与分布式处理及应用；多媒体信息处理；生物信息技术；计算机图形图像处理；机器视觉；计算机网络及其应用；人工智能与知识工程；研究学科知识建模、知识分析和知识服务等关键技术，研发与学科知识、学习资源相关的系列规范、模型和工具，搭建知识图谱和服务平台；研究教育数据采集、学习者建模和学习分析领域的智能技术，构建互联网时代学习者模型；研发和示范应用学生成长监测实验系统和教学过程监测与学习分析系统等；研究多维度教育数据实时综合分析、教育治理动态仿真模型、大数据可视分析等技术，建设教育治理仿真与决策示范平台。
（3）计算机网络与信息安全：本方向发挥黑龙江省区域优势，借助于网络安全综合管理监控与服务教育部工程研究中心哈尔滨师范大学分中心，依托于省教育厅网络信息对抗虚拟仿真实验中心，开展大数据云计算环境下网络安全方面的研究工作。主要研究计算机网络安全；信息安全；数据安全；信息隐藏；大规模网络风险评估技术；空域和时域相结合的安全态势感知技术；智能化主动防御技术；面向内容安全的媒体信息处理及模式识别；网络舆情分析；网络群体行为分析；云计算环境的安全检测；云环境信息安全评估技术；物联网隐私安全保护；安全支付与认证等。