تستخدم هندسة نظم الآلات أنظمة التعلم الآلي التالية:
1- شبكات العصبونات الاصطناعية (ANN): وهي نوع من النماذج الرياضية التي تستخدم في التعلم الآلي لتمثيل وظائف الدماغ البشري وتطبيقاتها.
2- الرصد العلّي: وهي تقنية تستخدم في التعلم الآلي لإنتاج نماذج تستخدم لتطوير الذكاء الاصطناعي. تقوم هذه التقنية على محاكاة عملية التطور البيولوجي لتحسين الأداء العام للنظم الآلية.
3- الشبكات العصبية العميقة: وهي تقنية تستخدم في التعلم الآلي للتعرف على الصور والصوت والنصوص وتحليل البيانات. يتم تدريب هذه الشبكات باستخدام بيانات كبيرة غير محددة الهدف، ويتم تحليل البيانات وفهمها بأسلوب تشفير التصميم العصبي.
4- الخوارزميات الجينية: وهي تقنية تستخدم في التعلم الآلي لحل المشكلات وتحسين أداء النظم الآلية. يتم استخدام هذه التقنية لإيجاد أفضل حلول للمشاكل بطرق تشغيل تشبه عملية التطور البيولوجي.