Naturalne przetwarzanie odnosi się do każdego rodzaju techniki obliczeniowej, która wykorzystuje materiały lub inspirację z natury. Przykłady obliczeń naturalnych obejmują rozwój sztucznych sieci neuronowych, które przystosowują się do zmian, oraz projektowanie komputerów kwantowych, które potencjalnie mogą być znacznie mocniejsze niż obecne komputery. Naturalne komputery mogą również odnosić się do tworzenia sztucznych substancji, które naśladują te w naturze.
Istnieje wiele dziedzin obliczeniowych, które wykorzystują pomysły z natury do tworzenia bardziej efektywnych rozwiązań problemów. Niektóre komputery są również opracowywane na początku XXI wieku, aby wykorzystywać naturalne materiały, takie jak niektóre molekuły, do wykonywania szybszych i bardziej wydajnych obliczeń. Wszystkie te techniki są formami naturalnego przetwarzania danych, ponieważ nie istniałyby bez szczegółowej wiedzy na temat działania systemów naturalnych.
Naturalne obliczenia mogą również odnosić się do prób tworzenia sztucznych organizmów, które zachowują się jak naturalnie występujące systemy. Obejmują one próby zbudowania systemów, które mogą wykonywać takie procesy, jak regulacja genów, co jest ważne w żywych organizmach. Innym przykładem jest samoorganizacja, która odnosi się do systemów, które mogą się organizować ze zdezorganizowanego stanu początkowego.
Na przykład sieci neuronowe są często używane przez programistów komputerowych, którzy chcą, aby program z czasem stał się bardziej wydajny. Opierają się one na strukturach występujących w naturalnie występujących sieciach neuronowych, takich jak te znajdujące się w neuronach w mózgu. Korzystając z prostych wersji systemów występujących w naturalnych sieciach neuronowych, programiści komputerowi są w stanie dostosować swoje programy do nowych informacji. Od 2011 r. sztuczne sieci neuronowe nie zbliżają się do złożoności naturalnie występujących sieci neuronowych, ale nadal mogą być przydatne.
Innym przykładem obliczeń naturalnych jest badanie, jak zbudować komputer kwantowy. Chodzi o to, że zamiast nowoczesnych komputerów, które wykonują obliczenia w oparciu o stany binarne 0 lub 1, komputer kwantowy mógłby teoretycznie wykorzystywać znacznie więcej stanów. Może to prowadzić do znacznie szybszych komputerów. Chociaż uważa się, że komputer kwantowy jest jeszcze daleko, od 2011 r. wydaje się, że nie ma naukowych powodów, dla których nie można tego osiągnąć, gdy technologia stanie się wystarczająco zaawansowana.
Istnieje wiele innych przykładów obliczeń naturalnych. Obejmują one projektowanie sztucznego życia, robotykę i obliczenia ewolucyjne. Inteligencja roju, która jest rodzajem systemu naśladującego duże grupy zwierząt, takich jak mrówki, również może mieć znaczenie w przyszłości. Ma wiele potencjalnych zastosowań, zwłaszcza przy próbie prognozowania przyszłych wydarzeń.