Maschinen, Roboter und Softwaresysteme gelten als autonom, wenn sie ohne menschliche Steuerung und detaillierte Programmierung ein vorgegebenes Ziel selbständig und an die Situation angepasst erreichen. Autonome Systeme haben die Fähigkeit sich der Umwelt anzupassen, zu lernen und gegebenenfalls mit anderen Systemen oder Menschen zu kooperieren. Sie nehmen ihre Umgebung über Sensoren wahr (Sensorik), generieren proaktiv, situationsgerecht und in Echtzeit eine angemessene Aktion (Selbstregulation) und führen diese über Aktoren aus (Aktorik). Jedes autonome System ist ein lernendes System, denn die Lernfähigkeit ist für die Anpassung des Handlungsablaufs notwendig. Allerdings sind nicht alle lernenden Systeme autonom, sondern werden teilweise weiterhin bewusst von Menschen gesteuert (z.B. intelligente Prothesen).