רשת החשמל הקלאסית זרמה בכיוון אחד: תחנת כוח מייצרת, הצרכן צורך, והמידע חוזר לחברת החשמל אחת לחודשיים בקריאת מונה. רשת חכמה הופכת את זה לזרימת מידע דו-כיוונית ורציפה. המונח מוגדר בחוק האמריקאי לעצמאות ולביטחון אנרגטי מ-2007 כמודרניזציה של מערכות ההולכה והחלוקה באמצעות מידע דיגיטלי וטכנולוגיות בקרה. מרכיביה המרכזיים הם מוני חשמל חכמים המדווחים ברציפות במקום קריאה תקופתית, מנגנוני תגובה לביקוש המאפשרים להזיז צריכה משעות העומס, ובקרה מבוזרת במקום פיקוד מרכזי אחד.
שני כוחות מניעים את המעבר. הראשון הוא אנרגיה מתחדשת: שמש ורוח מייצרות בכמות משתנה שאינה נשלטת, ולכן שילובן בהיקף גדול מחייב מערכת המסוגלת לאזן בזמן אמת. השני הוא עומס השיא — השעות הבודדות ביממה שבהן הצריכה גבוהה במיוחד, ושבגללן נדרשות תחנות כוח יקרות הפועלות מעט מאוד שעות בשנה.
כאן נכנסת הבינה המלאכותית. חיזוי עומס הוא בעיה לא-לינארית התלויה במזג אוויר, בסוג היום ובאירועים אקראיים, ורשתות עצביות מלאכותיות משמשות לניתוח פרופילי צריכה היסטוריים ולחיזוי הביקוש הצפוי — כולל תגובת הצרכנים לשינויי מחיר בזמן אמת. בכך נשענת הרשת החכמה על אותה משפחת שיטות המשמשת בחיזוי מזג אוויר ובחיזוי ביקושים.
הפריסה בפועל ותיקה מהצפוי: פרויקט Telegestore באיטליה חיבר כ-27 מיליון בתים כבר משנת 2000, רשת אלחוטית עירונית הוקמה באוסטין שבטקסס ב-2003 ובבולדר שבקולורדו ב-2008, ובסין הושלמה ב-2012 מערכת ניטור ארצית.
שלושה חששות מלווים את התחום. הראשון הוא אבטחת סייבר: תקיפה על תשתית חשמל היא תקיפה על מדינה שלמה — כפי שקרה באוקראינה בדצמבר 2015, כשרבע מיליון בני אדם נותרו בלי חשמל. השני הוא פרטיות, משום שנתוני מונה חכם חושפים דפוסי חיים מפורטים בתוך הבית. השלישי הוא עלות: הערכה של מכון המחקר לחשמל האמריקאי העמידה את ההשקעה הנדרשת על כ-476 מיליארד דולר לאורך עשרים שנה.