应明生的研究兴趣是量子计算，程序设计理论和人工智能的基础。他是“Foundations of Quantum Programming”（Elsevier - Morgan Kaufmann 2016; 日文翻译，共立出版社，2017）和“Topology in Process Calculus: Approximate Correctness and Infinite Evolution of Concurrent Programs”（Springer-Verlag，2001）的作者。近10年来，他致力于系统地建立量子程序设计的理论基础，包括能够发挥量子计算特有优势的程序设计模型、量子程序的分析与验证方法。