計算機智能研究的一個重要線索來自大腦智能。人的智能（如感知、語言、想像力、數學能力、藝術感等等）產生於大腦，而大腦皮層則是人腦形成智能的至關重要的部分，理解大腦皮層的結構和功能對我們更好地了解智能的產生具有重要意義。
大腦皮層主要由神經元和神經膠質細胞組成。人類的大腦皮層表面有大量褶皺，即腦溝和腦回，如將其拉伸開，面積約有1000平方釐米，2毫米厚，約由300億個神經元細胞組成，包含超過100萬億條的突觸。在最新進化出來的新皮層區域，可縱向分為6層神經細胞，不同層間的細胞相連形成微型迴路。同時，神經科學家也發現，儘管大腦皮層上沒有任何標記，但大腦皮層上的神經元具有明顯的功能區域劃分，例如視覺區域、聽覺區域觸覺區域、語言區域、聯合區域等。
這些幾乎具有相同解剖結構的區域分布於皮層上，主管感官或者思維的某一個方面功能，形似一幅地圖。這些功能區域之間沒有明確的界限卻按照一定的分支層級結構排列。皮層區域的層級結構中，某些區域凌駕於其他區域之上或者屈居其下，決定其「高與低」的關鍵在於其相互之間的連接方式。低級區域通過特定的連接方式向高級區域傳遞信息；高級區域用另一種方式向低級區域反饋信息。眾多區域在一個複雜的層級結構中相互聯繫，通過彼此之間不斷地交流反饋信息產生人的智能」及「智能行為」。例如當被蚊子叮咬時，視覺區域和觸覺區域首先分別感知到「蚊子」和「癢」的感覺信息並傳向高層聯合區域。與此同時，高層聯合區域接收來自多種感覺的輸入信息，並最終將「癢」和「蚊子叮咬」聯繫起來產生對「蚊子叮咬事件的認知。
大腦皮層中不同的處理區域以層級結構的方式連接起來，低級區域向高級區域提供感官感受到的具體信息或其他低級信息，而高級區域則融合來自不同低級區域的信息產生高級的認知。在層級結構中，低級區域產生更具體的信息，其變更速度也更快，包含的細節更多高級區域與之相對，形成更穩定的空間不變性，改變也相對緩慢得多，表達的則是更高層的語義對象。
由此，大腦皮層信息處理的過程是這樣的：由低層區域感知、處理信息，並向高層區域傳遞；高層區域處理多個低層區域的輸出信息並做出判斷；信息在不同層級區域間傳遞與反饋。這樣的基本原則對於智能算法、智能機器的設計和實現有重要的啟示與指導作用。