В 1983 г. перешел на работу в Ленинградский институт точной механики и оптики (сейчас — Университет ИТМО) в должности старшего научного сотрудника лаборатории автоматизации судового приборостроения. В 1989 г. защитил докторскую диссертацию по двум специальностям: «Оптические приборы» и «Теплофизика и молекулярная физика». В 1990 г. получил ученую степень доктора технических наук. В 1991 г. основал и возглавил кафедру компьютерных технологических систем, известную в дальнейшем как «Кафедра КТ», где в 1992 г. получил учёное звание профессора. Студенты и сотрудники именно этой кафедры привели вуз к статусу семикратного чемпиона мира по спортивному программированию на крупнейшем международном первенстве — ICPC. В 1993 г. назначен первым проректором. С 1996 г. занимает должность ректора Университета ИТМО.

Научная деятельность:
• член-корреспондент Российской академии образования (2008 г.) и Российской академии наук (2011 г.);
• действительный член и член-корреспондент ряда других отраслевых и международных академий;
• автор более 220 научных работ, а также 26 патентов и изобретений по таким направлениям, как совершенствование технологий изготовления оптического волокна и создание глобальных телекоммуникационных систем (работы ученого оказали заметное влияние на развитие сети Интернет в России);
• инициировал формирование единого научно-образовательного информационного пространства страны и разработку ряда ключевых информационных ресурсов российской высшей школы;
• один из создателей и научный руководитель крупнейшей федеральной университетской компьютерной сети — RUNNet (1994–2004 гг.).

Внеуниверситетская деятельность:
• член комиссии по научно-технологическому развитию Российской Федерации;
• член рабочей группы Министерства науки и высшего образования РФ по реализации реформы контрольной и надзорной деятельности в сфере образования;
• член Совета Министерства науки и высшего образования РФ по цифровому развитию и информационным технологиям;
• член комиссии Государственного Совета Российской Федерации по направлению «Коммуникации, связь, цифровая экономика»
• председатель секции «Человеческий капитал как основной актив цифровой экономики» Совета по развитию цифровой экономики при Совете Федерации Федерального Собрания РФ;
• член научно-технического совета Санкт-Петербурга;
• член Научного совета по информатизации Санкт-Петербурга;
• член правления Национального фонда подготовки кадров;
• член президиума Российской академии образования;
• почетный консул Восточной Республики Уругвай в Санкт-Петербурге (с 2018 г.);
• член редакционных советов ряда научно-технических журналов;
• председатель Совета ректоров вузов Санкт-Петербурга (2004–2017 гг.)

Достижения:
• лауреат премии Правительства РФ (2000, 2008 гг.) и премии Президента РФ (2002, 2003 гг.) в области образования за формирование инновационной системы подготовки высококвалифицированных кадров в сфере информационных технологий, а также за разработки по информатизации образования;
• награжден орденом Почета (2007 г.), орденом «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2011 г.), орденом Александра Невского (2018 г.) и другими государственными и негосударственными наградами;
• обладатель званий «Заслуженный деятель науки РФ» (2000 г.) и «Почетный гражданин Санкт-Петербурга» (2013 г.).