錢學(xué)森當(dāng)時(shí)雖然非常痛恨美國政府對他的迫害，但是懷念美國加州理工學(xué)院的學(xué)術(shù)民主空氣。

戴汝為在錢學(xué)森身邊工作了幾年，錢學(xué)森并沒有把他留在力學(xué)研究所，而是建議他去自動化研究所。在錢學(xué)森看來，戴汝為把《工程控制論》譯成中文，而且對工程控制論做了許多研究，更適合從事自動化研究。

這樣，戴汝為離開恩師錢學(xué)森，到中國科學(xué)院自動化研究所從事研究工作。在20世紀(jì)60年代，戴汝為解決了用極大值原理解最速控制、終值控制的數(shù)值計(jì)算問題。在70年代，戴汝為最早在國內(nèi)開展模式識別研究，完成了信函分揀中的手寫數(shù)字識別系統(tǒng)。

1979年8月，美國普渡大學(xué)的模式識別領(lǐng)域?qū)＜?、美籍華人傅京孫教授應(yīng)中國科學(xué)院等單位邀請，到中國進(jìn)行模式識別方面的講學(xué)，與戴汝為相識。1980年至1982年，戴汝為在美國普渡大學(xué)電機(jī)系做訪問學(xué)者。戴汝為與傅京孫合作，提出了“語義句法模式識別技術(shù)”，提出了語義、句法方法。這一成果獲中國科學(xué)院1986年科技進(jìn)步獎二等獎，錢學(xué)森評價(jià)說：“我深感戴汝為同志是我國模式識別方面的權(quán)威之一，學(xué)術(shù)造詣深?！?/p>

從美國回來之后，戴汝為通過通信經(jīng)常向錢學(xué)森請教，彼此就學(xué)術(shù)問題交換意見。戴汝為說，錢學(xué)森寫給他的信，有200多封。

戴汝為在20世紀(jì)80年代中期開展了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在知識工程中應(yīng)用的研究；90年代初，進(jìn)行智能控制及手寫漢字識別的工作。他還通過知識系統(tǒng)及人工智能的途徑，跨入對開放的復(fù)雜系統(tǒng)及其方法論的研究。

錢學(xué)森不僅是中國力學(xué)的學(xué)科帶頭人，他作為工程控制論的創(chuàng)始者，也是中國自動化學(xué)科帶頭人。1957年，中國自動化學(xué)會籌備委員會成立，在錢學(xué)森倡導(dǎo)下開展工作。1961年中國自動化學(xué)會在天津正式成立，錢學(xué)森當(dāng)選為第一、二屆理事長。此后，第三屆理事長為宋健院士，第四屆理事長為胡啟恒院士，第五屆理事長為胡啟恒院士、楊嘉墀院士，第六屆理事長為楊嘉墀院士、陳翰馥院士，戴汝為擔(dān)任第七屆、第八屆、第九屆理事長至今。

經(jīng)錢學(xué)森親自推薦，1991年戴汝為當(dāng)選中國科學(xué)院院士。1993年至1998年戴汝為任中科院技術(shù)科學(xué)部副主任。