
Un problème consistant à déterminer les causes (par exemple, les interactions) à partir des effets souhaités (par exemple, un motif).Un problème inverse est une classe de problèmes où l'objectif est de déterminer les causes sous-jacentes ou les paramètres d'un système à partir des effets observés ou des mesures. En physique, cela signifie souvent reconstruire les propriétés d'un objet ou d'une interaction à partir des données qu'il produit. Par exemple, dans la recherche fournie, les scientifiques utilisent le problème inverse pour déduire la hiérarchie des masses des neutrinos à partir des signaux d'une explosion de supernova, ou pour cartographier la distribution de la matière noire à partir des observations de lentillage gravitationnel.
Le concept formel des problèmes inverses a été établi au début du XXe siècle, avec des contributions significatives de Hadamard (1902) qui a défini le caractère bien posé, et plus tard de Tikhonov (1963) qui a introduit des méthodes de régularisation pour les solutions instables.
Le problème direct est bien défini : étant donné un ensemble de paramètres, calculer les observations attendues. Le problème inverse inverse ce processus, mais il est souvent mal posé — plusieurs ensembles de paramètres peuvent produire les mêmes observations, et de petites erreurs de mesure peuvent conduire à des solutions très différentes. Pour le résoudre, les physiciens utilisent des méthodes statistiques comme l'inférence bayésienne, des techniques de régularisation, ou des algorithmes itératifs qui comparent des prédictions simulées avec les données réelles, en affinant les paramètres jusqu'à obtenir un meilleur ajustement.
Les problèmes inverses sont utilisés en imagerie médicale (scanners CT et IRM), en géophysique (tomographie sismique), et en astrophysique (reconstruction des propriétés d'objets lointains à partir de données télescopiques).
Le problème inverse est si fondamental que même le cerveau humain le résout constamment — interprétant l'image 2D sur la rétine pour déduire la structure 3D du monde.



