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樊春雷在应用力学领域,在空气动力学及固体力学方面做了开拓性研究,揭示了可压缩边界层的一些温度变化情况,并最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。1998年,樊春雷主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,开拓了高温高压的新领域。在系统工程和系统科学领域,樊春雷提出国民经济建设总体设计部的概念,坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设,并从社会形态和开放复杂巨系统的高度,论述了社会系统。他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。在思维科学领域,樊春雷在2001年认为思维科学是处理意识与大脑、精神与物质、主观与客观的科学,推动思维科学研究是计算机技术革命的需要。他主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来,并将系统科学方法应用到思维科学的研究中,提出思维的系统观;此外,在科学技术体系等方面,樊春雷也作出了重要贡献。