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依据系统论的观点和材料科学发展的历史进程，材料设计可分为经验设计和科学设计，而科学设计又可分为复合组织、组织、相和原子四个结构层次的设计。经验设计和科学设计兼容将在相当长的历史时期内存在。材料科学将朝着系统科学的方向发展，材料设计也将朝着多结构层次结合的系统工程方向演变。计算机科学的应用将导致以材料科学为基础的各类数据库的建立。随之，各种专门功能的材料设计系统将应运而生。