Традиционное стохастическое программирование опирается на знание точных вероятностных распределений для случайных параметров (например, нормального распределения рыночного спроса или цен на нефть). Однако на практике собрать достоверную статистику часто бывает невозможно: редкие экономические кризисы, технологические сбои или совершенно новые рынки не имеют надежной исторической базы данных. Если аналитик ошибется в оценке распределения, стохастическое решение может оказаться катастрофически неверным. В конце 1990-х годов в исследовании операций зародилась мощнейшая альтернатива — робастная оптимизация (Robust Optimization). Этот метод не использует вероятности; он ищет решения, которые гарантированно останутся физически выполнимыми и экономически эффективными при любых, даже самых наихудших реализациях параметров в пределах заданного множества.

Классическая двумерная транспортная задача линейного программирования описывает простейшую логистику: перемещение однородного груза от поставщиков напрямую к потребителям. Однако в современной глобальной экономике такие упрощенные схемы практически не встречаются. Крупные транснациональные компании оперируют множеством видов товаров, используют различные виды транспорта (автомобильный, железнодорожный, морской) и перевалочные хабы в разные промежутки времени. Для математического описания и оптимизации таких многомерных структур исследование операций применяет многоиндексные транспортные задачи. Переход от двумерных матриц к многомерным тензорам затрат радикально усложняет алгоритмический поиск оптимума, но позволяет управлять цепями поставок с потрясающей экономической точностью.

В классической теории игр, описываемой матрицами, участники принимают решения одновременно, не зная о выборе оппонента. Однако в реальной экономике, политике и бизнесе конфликты часто разворачиваются последовательно: один игрок делает ход, а другой отвечает, имея полную информацию о действиях первого. Для математического анализа таких иерархических структур в исследовании операций применяется теория динамических (последовательных) игр. Центральным концептом этой теории является равновесие Штакельберга, которое описывает оптимальное стратегическое поведение в условиях информационной асимметрии, когда на рынке присутствует безусловный лидер и подстраивающийся под него ведомый игрок.