Актуальная сейчас тема (и интересная на мой взгляд) это детектирование аномалий в трафике, определение вторжения, защита от сетевых атак. Можно попробовать нейронные сети и генетические алгоритмы в приложении к разным областям техники — распознавание голоса, изображений, логистика. Если не боитесь математики, можно попробовать описать некоторые информационные процессы (тот же поиск аномалий в трафике) с позиции теории катастроф (видел несколько публикаций на эту тему). Сам собирался статью по этой теме писать на хабре, так как моя научная работа хоть и из другой области, но в части математического аппарата пересекается.