Výskumná skupina doc. Paulena sa zameriava na výskum v oblasti odhadu a optimálneho riadenia nelineárnych dynamických systémov s dôrazom na aplikácie v chemickom a biochemickom priemysle. Hlavnými výskumnými témami sú:
garantovaná a štatistická identifikácia systémov a odhad parametrov a stavov
dynamická optimalizácia, globálna optimalizácia, prediktívne riadenie