日本学術振興会奨励研究員、東京電機大学工学部助手、専任講師、助教授、東京大学工学部助教授、同大学院工学系研究科教授、新領域創成科学研究科教授、情報理工学系研究科教授などを経て、2003年から現職。 2010年～2018年 東京大学生産技術研究所最先端数理モデル連携研究センター長を兼任。

主に、脳の数理や、カオス工学、複雑数理モデルに関して研究しており、具体的研究テーマとして、(1) 複雑現象の数理解析、(2) 脳情報システム理論・人工知能、(3) 疾病の数理モデルと治療への応用、(4) 複雑ネットワークの工学・産業応用などがある。

主な編著書に『脳はここまで解明された』（ウェッジ）、『カオス学入門』（放送大学教育振興会）『複雑系がひらく世界-科学・技術・社会へのインパクト』（日経サイエンス社）、『暮らしを変える驚きの数理工学』（ウェッジ）、『爆笑問題のニッポンの教養 脳を創る男 カオス工学』（講談社）、『人工知能はこうして創られる』（ウェッジ）など多数。その他共著、研究論文多数。