Les problèmes inverses sont des situations grâce auxquelles on cherche à déterminer les causes d'un phénomène en fonction de l'observation de ses effets. La complexité de ce type de résolutions réside dans la difficulté à avoir une bonne connaissance du problème direct (principe consistant à déduire les effets d'un problème, les causes étant connues) ainsi que dans l'incertitude des paramètres du système. Certaines techniques, comme la régularisation des problèmes mal posés et la méthode des moindres carrés, ont été mises en place pour aider à la résolution de tels problèmes, qu'ils soient linéaires ou non.