Estimados,
Hace poco me encontré con que Gnuplot, un programita para generar gráficas (imágenes y látex embebible), también es capaz de resolver mínimos cuadrados no lineales: http://gnuplot.sourceforge.net/docs_4.2/node82.html.
Si bien esto se hace generalmente con el Mátlab (u Octave), Gnuplot es bastante sencillo de usar y se pueden producir scripts sencillos que resuelvan mínimos cuadrados y armen gráficas a la vez; una buena opción si preferimos una alternativa a Mátlab.
Gnuplot es de línea de comando y bastante open source (de hecho el "Gnu" no está relacionado con GNU, y la licencia no es 100% compatible con GNU, pero es de libre uso) y está en cualquier distro linux; por ejemplo las de facultad. Es además el motor gráfico del Octave, al parecer.
Armé unos ejemplitos que adjunto por si a alguien le interesa.
Saludos,
N.