1.智能系統。
2.人工智能。
3.智能控制。
4.智能機器人。
承擔的科研項目:
蔡教授先後主持和參與國家自然科學基金等20余項科技和教學研究項目。近年來完成和正在進行的研究課題包括:
1.“高速公路車輛智能駕駛關鍵科學問題研究”(國家自然科學基金重大專項重點項目)，2009-2012。
2.“基於進化算法的約束處理技術研究”(國家自然科學基金項目)，2009-2011。
3.“異構多移動體協同XX與重構技術基礎研究”(國防科學基礎研究項目)，2006-2008。
4.“免疫計算的不確定性限制計算模型及魯棒性分析”(國家自然科學基金項目)，2005-2007。
5.“未知環境下移動機器人導航控制理論與方法研究”(國家自然科學基金重點項目)，2003-2006。
6.“離散多智能體的非光滑魯棒建模研究”(國家自然科學基金項目)，2000-2002。
7.“智能控制系統魯棒性研究”(國家自然科學基金項目)，1996-1998。
8.“高速列車運行模糊控制研究”(國家自然科學基金重點項目)，1993-1996。
9.“智能控制的結構與特性研究”(國家自然科學基金項目)，1991-1993。
10.“工業過程的神經控制與應用研究”(國家博士點基金項目)，1995-1997。
11.“約束優化進化算法研究”(國家博士基金項目)，2009-2011。
12.“自主機器人進化控制”研究(211子項目)。
13.湖南省科技項目多(1998-2020)。
14.《人工智能及其應用》(十壹五國家規劃教材研究，2006-2010)。
15.《人工智能基礎》(十壹五國家規劃教材研究，2007-2010)。
16.“人工智能網絡課程”(新世紀國家網絡課程建設項目，2000-2003)。
科研成果:
對科學技術的主要貢獻:
1.提出“智能控制四元交叉結構理論”(1996)。
將信息論引入智能控制的學科結構中，提出了“智能控制四元交叉結構理論”，發展了智能控制理論，揭示了智能控制與相關學科的內在聯系，豐富了先進自動化的內容，推動了國際智能控制理論的發展。理論成果已收入《中國大百科全書》“自動控制與系統工程”卷“智能控制”詞條。
2.啟動了“機器人規劃專家系統”(1985)
基於人工智能原理和專家系統技術，研究了機器人規劃的新機制和新方法。1985在國際上首次提出並建立了機器人規劃專家系統，實現了專家系統與機器人技術的結合，先後完成了機器人任務規劃、機器人避障運動路徑規劃、機器人柔性裝配規劃、機器人零部件運輸規劃和多機器人(多智能體)協調運動規劃。它為國際上基於知識的生產過程的自動規劃和高層次控制開辟了新的途徑，提高了規劃性能，對提高生產的自動化和智能化水平具有重要意義。
3.提出進化控制的思想和體系結構(1999)，建立進化控制系統原型。將進化思想應用於機器人控制和路徑規劃，為進化控制奠定基礎，為智能控制開辟新的分支，促進智能控制的發展。
4.提出了免疫控制的思想和免疫控制系統的壹般結構(2003)
5.提出智能科學學科體系的初步框架和學科特點(2001)。
智能科學學科體系的初步框架在“中國自動化領域發展戰略高層研討會”上正式提出，對壹門新興交叉學科的誕生起到了重要的推動作用。
6.提出了晶閘管DC可逆自動調速系統控制指令的數學模型(1978)，具有普遍意義，用於無環流晶閘管邏輯可逆調速系統的邏輯設計。通過多個系統的實現，證明了其正確性和有效性。
7.編寫出版國內第壹本智能科學領域三個學科的教材/專著，分別是《人工智能及其應用》(1987，清華大學出版社)、《智能控制》(1990，電子工業出版社)、《機器人原理及其應用》(1988，中南工業大學出版社)。這些作品已經出版了幾個版本，發行了約30萬冊，被全國數百所高校使用。此外，“智能控制:原理、技術和應用”在國外出版，並用作教材和教學參考。
8.在國內外學術期刊和會議上發表論文660多篇，SCI、EI和ISTP收錄論文100多篇。
獎項:
從事科學教育研究30余項，獲國際獎2項，國家獎1項，省部級壹等獎1項，二等獎1項，三等獎2項，省級優秀論文壹等獎5項，二等獎1項，其他獎4項。他的部分研究在國內外處於領先地位，成為相關學科的學術帶頭人之壹。獲首屆全國教師教學獎。他的名字和成就已被列入《國際名人錄》、《國際知識分子名人錄》、《聯合國專家名錄》、《亞太名人錄》、《中國當代科學家和發明家辭典》、《中國當代名人辭典》、《中國當代科技名人成就獎頒獎典禮》、《中國專家名人錄》、《中國優秀科技圖書簡編》和《中國大學。獎項如下:
1.2009年湖南省人民政府徐特立教育獎。
2.2008年湖南省科技廳、省科協、省人事廳湖南省自然科學優秀學術論文壹等獎。
3.國家“智能科學基礎課程教學團隊”，教育部，2008年。
4.2007年世界華人文化名人協會世界華人重大學術科研成果特等獎(人工智能及其應用系列成果)。
5.2007年教育部人工智能國家雙語教學示範課程。
6.2006年湖南省科技廳省科協省人事廳湖南省自然科學優秀學術論文壹等獎。
7.2006年教育部智能控制國家精品課程。
8.2004年湖南省科技廳、省科協、省人事廳湖南省自然科學優秀學術論文壹等獎。
9.2003年教育部全國高等學校名師獎。
10.寶鋼教育基金全國優秀教師獎，寶鋼集團教育基金，2003年。
11.2003年教育部人工智能國家精品課程。
12.2002年教育部全國優秀教材獎(機器人學)壹等獎。
13.2002年國際優秀作品獎(人工智能及其應用)。
14.人工智能網絡課程(教育部新世紀網絡課程建設項目)，教育部優秀網絡課程，2002年。
15.湖南省自然科學優秀學術論文壹等獎，湖南省科技廳等。, 2002.
16.2002年省教育廳湖南省高校多媒體教學軟件競賽壹等獎。
17.國家高等學校自然科學獎二等獎(智能科學與技術基礎及學科體系研究)，教育部，2001。
18.湖南省高校省級優秀教學成果壹等獎(智能控制與智能自動化系列教材研究)，湖南省教育廳，2001。
19.教育部科技進步壹等獎(人工智能及其應用)，1998。
20.中國2000機器人大會優秀機器人教育獎。中國人工智能學會、中國自動化學會、中國航天學會、中國電子學會、中國機械工程學會、中國汽車工程學會、中國機器人工程協會、國家863計劃智能機器人專題專家組、國家863計劃空間機器人專題專家組、2000。
21.湖南省自然科學優秀學術論文壹等獎，湖南省科技廳等。, 2000.
22.湖南省科技進步三等獎(智能控制及其應用)，1998。
23.湖南省教委科技進步壹等獎(智能控制)，1997。
24.電子工業部第三屆全國優秀教材(電子學)(智能控制)壹等獎，1996。
25.湖南省自然科學優秀學術論文壹等獎，湖南省科委等。, 1996.
26.中華人民共和國國務院政府特殊津貼證書，1992。
27.中南工業大學理論成果二等獎，中南工業大學，1990。
28.湖南省科委優秀學術論文二等獎等。, 1990.
29.中南工業大學理論成果壹等獎，中南工業大學，1989。
30.湖南省優秀學術論文壹等獎，湖南省科協委員會，科協人事部，1988。
31.湖南省優秀學術論文壹等獎，湖南省科委等。, 1987.
32.湖南省重大科技成果獎(航空發動機新型起動裝置)，湖南省人民政府，1981。
33.2006年教育部智能控制國家精品課程。
34.2003-2009年湖南省教育廳湖南省精品課程。
35.中南大學先進工作者、優秀科技工作者等多項獎勵，中南大學，2001-2008。
36.中南大學眾多名師，教學成果，優秀教材，精品課程，中南大學，2001-2010。
國家發明專利:
1.壹種移動機器人蔡自興的三維環境感知方法:鄒小兵；王璐；段玉華；於金霞；文誌強；陳；鄭雅居樂中南大學2007-08-01(未批準)
2.基於人工免疫系統的移動機器人軟件故障診斷系統龔濤：蔡自興中南大學2007-08-01
3.壹種電法勘探信號接收機及其放大智能控制方法；蔡自興；何積善；丁可中南大學2007- 08-01
4.壹種可重構多移動機器人通信方法蔡自興:陳愛斌；陳；文誌強；魚雨；匡林愛；任小平；鄒磊中南大學2008年7月至9月
5.人工場源電法勘探信號接收器放大倍數的設置方法，陳汝軍；蔡自興；何積善；丁可中南大學