KAIST 기계학습 및 비전 연구실(Machine Learning and Vision Lab, MLV)은 김현우 교수의 지도 아래 기계학습과 컴퓨터 비전 분야의 근본적인 난제를 해결함으로써, 복잡한 작업을 자유롭게 수행할 수 있는 범용 인공지능(Artificial General Intelligence, AGI) 개발을 목표로 연구를 진행하고 있다. 주요 연구 분야 중 하나는 비디오 기반의 고차원 시각적 인지로, 비디오 기초 모델(Video Foundation Models), 비디오 질의응답(Video Question Answering), 비디오-언어 모델(Video-Language Models) 등이 포함된다. 또한, 인공지능을 기반으로 과학적 발견을 가속화(AI4Science)하는 것을 목표로 분자(molecules)구조 이해와 생성을 통한 신물질 생성 등은 재료공학, 신약 개발, 화학 등에 적용하기 위하여 멀티모달 거대 언어 모델(Multimodal Large Language Models), 생성 모델(Generative models), 베이지안 최적화(Bayesian Optimization) 등을 연구하고 있다. 지구 온난화로 인한 인류가 경험하지 못한 극한 날씨, 기후 변화를 이해/예측하기 위해 그래프(graphs) 상에 존재하는 멀티모달 시계열 과학 데이터를 이해하고 생성하는 연구를 수행한다.  CVPR, ICCV, ECCV, NeurIPS, ICML 등 인공지능 분야의 최고 권위 국제 학술대회에 꾸준히 연구 성과를 발표하고 있으며, 세계적 기업 및 유수한 대학과 국제 협력을 통해 영향력 있는 연구와 다양한 기회를 제공하고 있다.