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计算机系目前设有智能技术与系统国家重点实验室、人机交互与媒体集成研究所、计算机网络技术研究所、高性能计算研究所和计算机软件研究所五个研究所/重点实验室,面向学校的教学工作还成立了教学实验室和基础教学部。

随着计算机技术的发展,计算机系与政府、高校、众多企业联合成立了多个研究中心,包括普适计算(教育部)重点实验室、清华大学媒体与网络技术教育部-微软重点实验室、网络多媒体北京市重点实验室、可视媒体智能处理与内容安全北京市高等学校工程研究中心、清华大学密码理论与技术研究中心、清华大学大规模在线教育研究中心、清华大学高性能计算研究中心、清华大学-滑铁卢大学互联网信息获取联合研究中心、清华大学—悉尼科技大学量子计算与人工智能联合研究中心、清华大学-三星智能媒体计算联合实验室、清华大学-新加坡国立大学下一代搜索技术研究中心、清华大学-搜狐搜索技术联合实验室、清华大学-HP多媒体联合实验室、清华大学-腾讯互联网创新技术联合实验室、清华大学—同方股份有限公司计算机系统结构联合研究中心、清华大学天工智能计算研究院、清华大学(计算机系)北京阿尔山金融科技有限公司区块链技术联合研究中心、清华大学(计算机系)—中国工程院中国工程科技知识中心“知识智能联合研究中心”、清华大学(计算机系)—北京世纪好未来教育科技有限公司智能教育信息技术联合研究中心、清华大学-内蒙古和林格尔新区产业发展有限公司分布式数据处理系统联合研究中心、清华大学(计算机系)网络空间治理研究中心。

为了进一步推动计算机技术的发展,计算机系还建立了系级的研究中心。