非線性反演（nob-linear inversion）：在選定正演
數學模型的情況下，建立觀測數據與正演計算數據的誤差泛函，然後利用非線性方法迭代求解該誤差泛函的極小化問題，得到
介質參數分佈，這種
反演方法稱作非線性反演。常用的非線性求極小化問題的方法有：非線性迭代法，在梯度的
導引下求目標函數的最小值；模擬
退火法，模擬金屬自然冷卻而結晶的過程的方法；基因演演算法（又稱遺傳演演算法），模擬生物進化的優勝劣汰過程的方法。前一種方法中由於計算
梯度值仍需對描述正問題的數學模型進行局部線性化，所以屬於擬線性的反演演演算法。后兩種演演算法屬非線性尋優演演算法。