Миколою Михайловичем Амосовим створено цілий ряд нових методів хірургічного лікування пороків серця, оригінальні моделі апаратів штучного кровообігу. З 1959 р. по 1990 р. Микола Михайлович очолював відділ біологічної кібернетики Інституту кібернетики НАН України. У 1960-1970-х роках займався дослідженням та проєктуванням систем штучного інтелекту. Створив разом із колегами в Інституті Кібернетики перші у світі автономні роботи, керовані штучною нейронною мережею.