Pravděpodobnostní výpočty využívají náhodu a pravděpodobnost jako součást samotného zpracování informací. Namísto přesně daných mezikroků pracují s rozdělením možných stavů a výsledků. V AI mohou pomoci řešit nejistotu, hledat přibližná řešení a snižovat energetickou náročnost specializovaného hardwaru. Tento přístup se zkoumá například u nových akcelerátorů pro inferenci neuronových modelů.