材料设计专家系统是指具有相当数量的与材料有关的各种背景知识，并能运用这些知识解决材料设计中有关问题的计算机程序系统。传统的专家系统主要有优化模块、集成化模块、知识获取模块。最理想的专家系统是从基本理论出发，通过计算和逻辑推理预测未知材料的性能和制备方法。但由于影响材料的组织结构和性能的因素极其复杂，这种完全演绎式的专家系统还难以实现。目前的专家系统是以经验知识和理论知识相结合为基础的。

材料设计专家系统主要有三类：

A以知识检索、简单计算和推理为基础的专家系统。

B智能专家网络系统。这是以模式识别和人工神经网络为基础的专家系统。模式识别和人工神经网络是处理受多种因子影响的复杂数据集、用于总结半经验规律的有力工具。

C以计算机模拟和计算为基础的材料设计专家系统。在对材料的物理、化学基本性能已经了解的前提下，有可能对材料的结构与性能关系进行计算机模拟或用相关的理论进行计算，以预测材料性能和工艺方案。