Задачка интересная. Вот какие мысли приходят в голову по поводу решения.
1. Нейронки. Может быть, но не очень понятно, как организовать обучения. Вообще попробовать работает/не работает можно в NeuroNet toolbox-е в Matlab, там и документация стоящая.
2. Возможно лучшим решением будут фрактальные методы на основе систем итерированных функций (Iteration Function System). Этот метод используется при сжатии и может давать достаточно хорошую экстраполяцию.
