Bezeichnet den Einsatz numerischer Methoden und Simulationen zur Vorhersage von Struktur, Eigenschaften und Verhalten von Werkstoffen auf verschiedenen Längenskalen. Dazu zählen Dichtefunktionaltheorie, Molekulardynamik, Phasenfeld- und Finite-Elemente-Modelle. Sie koppelt elektronische, atomare, mesoskopische und makroskopische Beschreibungen, ermöglicht virtuelles Materialdesign, Eigenschaftsoptimierung und die Interpretation experimenteller Daten.