2000年8月，刘斌本科毕业后，被中国科学院计算机研究所免试录取攻读研究生。在这个阶段，刘斌负责设计开发了中美百万册数字图书馆项目的TB级文本检索系统，设计开发了中国科学数字图书馆项目的中文文本智能分类系统，并在美国国家标准和技术局举办的第11届世界年度文本检索大会信息过滤比赛中获第一名（合作完成）。现在看来，这是刘斌事业上的又一个高峰，是他未来创业的一个伏笔，这是后话。
实践的同时，刘斌在学术研究方面也取得了新的成绩，研究生期间他又发表了十多篇论文。至此，他的学术论文已达到29篇，这在大学教授看来，也不是一件轻松容易的事。更让人惊叹的是，读研期间，他与人合著了《数字图书馆技术与应用》（科学出版社出版）一书，居然被北京大学信息管理系作为研究生的教材，他所取得的学术成果让许多专家和教授都很惊叹。
研究生毕业后，刘斌选择了出国留学。他没有走一般出国留学生的常规路子，而是直接将他的科研论文和学术成就等方面的资料寄给了美国马塞诸塞大学的校长。结果，校长直接拍板就录取了他，而且给了最高额奖学金，一年35200美金，提供五年。这么高的奖学金，在国外的留学生奖金中是极少的，包括哈佛大学、剑桥大学都极少。
然而，因为美国9.11事件的后续影响，刘斌费了不少周折和时间才拿到了出国签证。2003年1月，刘斌的父母给他准备了够他穿用好几年的衣服袜子，将儿子送上去美国的飞机。母亲含泪仰望着蓝天，喃喃地说：“这一去就是几年难见面啊！”父亲却乐呵呵地说：“哭啥，过几年儿子博士毕业时，我们去参加他的毕业大会！他带着博士帽，我们一起和他的校长照个相！”
刘斌成为美国马塞诸塞大学的博士留学生，师从美国国家智能信息检索研究中心主任、世界信息检索联合会主席Bruce Croft教授。在老师的推荐下，他在挪威一家上市公司的美国研发中心从事购物搜索引擎排序模型研究。几个月后，刘斌发现实验室里另一个老师创办的公司正在做手机搜索技术，而这种技术基本上就是他2002年在全球比赛获第一名的信息过滤技术。这给了刘斌一个巨大的提醒：传统互联网搜索在国内已经如火如荼，而手机搜索暂时还是一片空白，这不是上天给自己的一个绝好的创业良机吗？在美国，用手机的人远远不如中国多。如果自己创办一个以手机搜索为主的公司，中国将拥有全球最大的市场，最多的用户。
刘斌迫不及待地想回国了！他向导师提出了退学申请。导师惊呆了：你才刚刚入学半年啊！为什么要退学？刘斌说出退学理由，导师仍然感到非常遗憾，因为刘斌研究能力强，成果突出，是他最喜爱的学生之一。导师反复劝说，但刘斌去意已决。导师只好长叹一声：“那你回去吧，过一段时间如果还想来美国学习，就回来，我随时欢迎你！”
最大的阻力还在父母那里。母亲在电话中听说他要退学回国，坚决不同意。“你为出国费了多少工夫？好不容易出去了，你却马上要回来！你是不是有点毛病啊？不行，我们还准备你博士毕业时我们到美国去看你，去参加你的毕业典礼呢！”说着说着，母亲的声音哽咽了，“你在美国一年的奖学金，我和你爸不吃不喝十几年也挣不了这么多啊！你却凭奖学金就能有车开，吃住穿用都不愁，你知道有多少人羡慕你啊！”
父亲也说：“留学机会太难得了，你要是想回来，怎么也得拿到博士学位再回啊！”刘斌耐心地对父母说：“我想过了，如果在美国读五六年书，我就30岁出头了，那在行业里可能已经是失去锐气的老人了。读书什么时候都可以读，但创业的机会失去了就再也找不回了。妈，你别急，我回国后准备先到大企业工作一段，积累一些经验，凭我的实力，年薪几十万没问题的，在经济上不会比现在差。”
将在外，君命有所不受。父母见儿子执意回国，也只好尊重他的选择。