Gli interessi di ricerca di Andrea Roli riguardano i sistemi complessi e l’intelligenza artificiale, con particolare riferimento alla relazione tra sistemi complessi e processi cognitivi.
Le sue attività di ricerca comprendono la robotica bio-ispirata, i fenomeni emergenti nei sistemi complessi, la biologia dei sistemi complessi e gli aspetti filosofici della complessità. In precedenza, ha lavorato anche su problemi di ottimizzazione vincolata e meta-euristiche ibride.
Le linee di ricerca attuali includono meccanismi di adattamento per robot in scenari sia offline sia online. Una linea parallela riguarda l'uso di modelli di reti di regolazione genetica come programmi di controllo per robot, progettati automaticamente mediante tecniche di ottimizzazione. Questa ricerca mira a sfruttare la ricchezza della dinamica cellulare per ottenere sistemi artificiali robusti e adattativi.
Riguardo ai fenomeni emergenti, la ricerca di Andrea Roli si focalizza su misure basate sulla teoria dell'informazione per caratterizzare e progettare sistemi robotici, nonché per identificare strutture dinamiche rilevanti nei sistemi complessi.
È inoltre interessato a questioni fondamentali relative all’intelligenza naturale e artificiale, all'intelligenza artificiale embodied e alla filosofia della biologia.
Infine, il suo lavoro si estende anche ai processi cognitivi e ai fenomeni emergenti e di auto-organizzazione nella musica—in particolare nella musica antica e nel basso continuo—nonché nel campo della creatività artificiale.
