模式识别国家重点实验室筹建于1984年，1987年8月正式对外开放，同年12月通过国家验收，是由国家计委投资筹建的第一批国家重点实验室之一。实验室依托于中国科学院自动化研究所，第一任主任是马颂德研究员，第二任主任是谭铁牛院士，现任主任是刘成林研究员。
实验室以模式识别基础理论、图像处理与计算机视觉以及语音语言信息处理为主要研究方向，研究人类模式识别的机理以及有效的计算方法，为开发智能系统提供关键技术，为探求人类智力的本质提供科学依据。实验室的定位和目标是“面向国际学科前沿，面向国家战略需求，面向国民经济主战场，开展模式识别领域的基础和应用基础研究，建设国际一流的科研团队，打造具有广泛影响力的模式识别领域国家公共研究平台，使其成为国内外著名的科学研究、技术创新和人才培养基地，推动和引领模式识别学科的发展，为我国信息技术等战略新兴产业发展提供知识、技术与人才储备”。
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