Другим направлением теоретических исследований является развитие методов решения задачи анализа динамических стохастических систем, синтеза оптимальных систем оценивания и обнаружения, задачи приближенного анализа и синтеза многомерных нелинейных стохастических систем. В последней задаче получили развитие алгебраические методы теории статистических моментов распределений выходного сигнала стохастических систем. Задачи оценивания решались для динамических билинейных стохастических систем и для систем с неопределенностями в ковариационных характеристиках действующих на объекты возмущений (Л. П. Сысоев, М. Е. Шайкин). Вопросам приложения теории канонических разложений Пугачева к нелинейным динамическим системам также уделялось некоторое внимание. Начаты исследования бескоординатных методов анализа и синтеза билинейных стохастических систем (М. Е. Шайкин). Перечисление задачи алгебраического анализа, билинейного оценивания и нелинейного синтеза пока далеки от окончательного разрешения, но обещают, по-видимому, появления новых подходов в теории нелинейных стохастических систем.

В ближайшей перспективе научные интересы лаборатории сосредоточены на дальнейшем развитии теории стохастических систем управления в условиях параметрической и непараметрической неопределенности. При этом основной упор предполагается делать на модели динамических систем с переменными свойствами, на методы анализа и синтеза общих нелинейных стохастических систем, решение задач управления, оценивание состояния и декомпозиции билинейных стохастических систем. Для описания динамики систем применяются методы ортогональных разложений и кратных стохастических интегралов, для вычисления статистических характеристик сигналов - бескоординатные методы полилинейной алгебры и тензорного анализа. В задачах декомпозиции и вычисления переходных матриц состояния билинейных систем находят применение методы теории непрерывных «групп Ли».