Suena como una pregunta de estudiante de doctorado :).
Probablemente se podrían explorar muchas áreas. He estado lejos del lado académico durante bastante tiempo. Cuando estaba activo en el lado de la investigación, me fascinaba la lucha por optimizar el procesamiento paralelo en masa que necesitaba algunas fortalezas de la informática con secciones de código de desacoplamiento con funcionalidad cohesiva optimizada para minimizar el flujo a través de cuellos de botella con procesadores inactivos. Algunas aplicaciones fueron más propicias que otras; y, los compiladores para estas arquitecturas también son bastante diferentes.
Otra área fue el estudio de materiales que pueden conducir a sistemas de números ternarios u octales, en oposición a los binarios. Las matemáticas podrían ser más fáciles con menos requisitos de almacenamiento.
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Estas son algunas áreas, espero que ayuden.