神經計算機，是模仿人的大腦判斷能力和適應能力，並具有可並行處理多種數據功能的神經網絡計算機，可以判斷對象的性質與狀態，並能採取相應的行動，而且它可同時並行處理實時變化的大量數據，並引出結論。以往的信息處理系統只能處理條理清晰，經絡分明的數據。而神經計算機則類似於智能生物的大腦，能完成類似生物大腦的複雜計算，甚至可以完成了類似於寫作等複雜功能。目前，日本和美國的科學家已經研究開發出功能類似的計算機。
量子計算機，一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機的概念源於對可逆計算機的研究，其目的是為了解決計算機中的能耗問題，而現在，旨在突破傳統計算機數據運算和處理能力，理論上一塊量子計算機就可以超越一臺銀河超級計算機的運算能力。目前，美國已經開發出上用的量子計算機，但運算能力還尚未超過傳統計算機，但是諸如IBM、Google、Intel這些科技巨頭們，已著力於研究和開發。
雷射計算機，使用光傳遞信息代替電傳遞從而達到比普通計算機快1000倍傳輸速度的雷射計算機。其運算速度基本比當今任何普通計算機快得多，精準，汙染和耗能理論上會更低，電腦體積可以壓縮得更小並且能帶動了更多的硬體升級來適應這種計算機的運行，推動了科技的進步。目前，美國、日本的不少公司都在不惜巨資研製雷射計算機。預計在2025年，將開發出超級光計算機，運算速度至少比現有的電子計算機快1000倍。
光子計算機，可認為是雷射計算機的升級版本，是一種由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。光的並行、高速，決定了光子計算機的並行處理能力很強，具有超高運算速度，它還具有與人腦相似的容錯性，某一元件損壞或出錯，並不影響最終計算結果，對環境條件的要求比電子計算機低得多。目前，美國的貝爾實驗室已經研發出了世界第一臺光子計算機，而美國國家航天局也正在大力投資此類研究。
分子計算機，利用分子計算的能力進行信息處理的計算機。其運行靠的是分子晶體可以吸收以電荷形式存在的信息，並以更有效的方式進行組織排列。其耗電可大大減少並更長期地存儲大量數據。其運算過程是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。轉換開關為酶，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來，生物分子組成的計算機具備能在生化環境下，甚至在生物有機體中運行，並能以其它分子形式與外部環境交換。
超導計算機，是利用超導技術生產的計算機及其部件，其開關速度達到幾微微秒，運算速度比現在的電子計算機快，電能消耗量少。超導計算機運算速度比現在的電子計算機快100倍，而電能消耗僅是電子計算機的千分之一，如果目前一臺大中型計算機，每小時耗電10千瓦，那麼，同樣一臺的超導計算機只需一節乾電池就可以工作了。
生物計算機也稱仿生計算機，主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，並以此作為生物晶片來替代半導體矽片，利用有機化合物存儲數據。信息以波的形式傳播，當波沿著蛋白質分子鏈傳播時，會引起蛋白質分子鏈中單鍵、雙鍵結構順序的變化。運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍，它具有很強的抗電磁幹擾能力，並能徹底消除電路間的幹擾。能量消耗僅相當於普通計算機的十億分之一，且具有巨大的存儲能力。