吕教授的研究目标是构建用于感知和认知的大脑计算模型----可以在计算机程序或数学理论中表达的真正的计算模型。 心理物理实验，生理学研究，临床测试和计算模型是研究中用到的基本要素。 他目前正在从事：（1）视觉感知，注意和知觉学习的计算和心理物理学研究；（2）感知和注意过程，学习，阅读和人类决策的功能性脑成像研究；（3）弱视和近视的视觉缺陷和康复的心理物理学和生理学研究；以及（4）多层贝叶斯模型在适应性测试，心理物理学，知觉学习和脑网络中的应用。