大模型赋能的具身智能：自主决策和具身学习技术最新综述

作者

具身智能（Embodied AI）被视为通往通用人工智能（AGI）的关键路径，但传统方法在开放、动态环境中仍面临泛化瓶颈。
近两年来，大模型（LLM、LVM、LVLM、MLM、VLA等）的爆发为具身系统带来了新的感知、推理与学习能力。

主要LLM时间线

电子科大最新综述系统（论文链接在文末）梳理了大模型如何赋能具身智能的两大核心——自主决策与具身学习，并首次将“World Model”纳入统一框架，为研究者提供了全景式路线图。

2. 大模型 × 具身智能：整体框架

Fig-1 论文整体架构

图1：综述章节组织，涵盖分层/端到端决策、具身学习、World Model

表1：对比现有综述，本文首次同时覆盖五大维度

3. 自主决策两大范式

3.1 分层决策（Hierarchical Decision-Making）

Fig-5 分层决策流程

感知 → 高层规划 → 底层执行 → 反馈增强

3.1.1 高层规划：让大模型“写剧本”

  • 结构化语言：LLM 生成 PDDL 规划，LLM+P、PDDL-WM 用外部验证器纠错。
  • 自然语言：SayCan、Text2Motion 用 RL 值函数或几何检查器过滤不可行动作。
  • 编程语言：Code-as-Policy、Instruct2Act 将指令直接转为可执行 Python 代码。

3.1.2 底层执行：从 PID 到扩散策略

  • 传统 PID/MPC 与 LLM 调用 CLIP、SAM 等视觉 API 结合，实现模块化控制。
  • 最新工作（π₀、Octo）用扩散模型输出连续轨迹，兼顾平滑与精准。

3.1.3 反馈闭环：三种来源

  1. Self-Reflection：Re-Prompting、Reflexion 让 LLM 自评自改。
  2. 人类反馈：YAY Robot、IRAP 在线接受语言纠正。
  3. 环境反馈：Inner Monologue、DoReMi 把多模态观测转成自然语言再规划。

3.2 端到端决策：Vision-Language-Action (VLA) 模型

Fig-9 VLA 端到端框架

图9：VLA 直接映射多模态输入到动作

3.2.1 VLA 的三板斧

组件
作用
代表模型
Tokenizer
视觉/语言/状态/动作统一编码
RT-2、OpenVLA
融合模块
Cross-Attention 融合跨模态信息
Octo、Diffusion-VLA
De-Tokenizer
离散或连续动作解码
π₀、TinyVLA

3.2.2 三大增强方向

  1. 感知增强：BYO-VLA 运行时去噪、3D-VLA 引入点云。
  2. 轨迹优化：Diffusion-VLA 用扩散头生成平滑轨迹；π₀ 采用流匹配提速。
  3. 成本降低：TinyVLA 知识蒸馏 + 量化，边缘端 30 ms 推理。

3.2.3 主流 VLA 对比

表2：主流 VLA 一览（节选）

4. 具身学习：从模仿到强化，大模型全面提效

Fig-12 具身学习方法论

图12：模仿学习、RL、迁移学习、元学习协同示意图

4.1 模仿学习：扩散 & Transformer 双轮驱动

  • 扩散策略：Diffusion Policy、3D-Diffusion 用 U-Net 建模多模态动作分布，抗噪声、长程一致。
  • Transformer 策略：RT-1、ALOHA、Mobile ALOHA 用 Decision Transformer 结构，端到端输出动作序列。

4.2 强化学习：大模型解决两大痛点

痛点
大模型解法
代表工作
奖励函数设计难
GPT-4 自动生成密集奖励
Eureka、Text2Reward
策略网络表达弱
扩散/Transformer/LLM 作为策略
Diffusion-QL、GLAM、LaMo

5. World Model：决策与学习的新引擎

图16：World Model 在决策与学习中的双重角色

5.1 四大设计路线

  1. Latent Space：RSSM → Dreamer 系列，低维潜空间预测。
  2. Transformer：Genie、IRIS 用自注意力建模长程依赖。
  3. Diffusion：UniPi、Sora 直接在像素空间生成未来帧。
  4. JEPA：LeCun 提出非生成式联合嵌入预测架构，强调常识推理。

5.2 两大应用场景

  • 决策：在“脑内”模拟验证动作，降低真实交互成本（UniSim、NeBula）。
  • 学习：提供虚拟交互环境 + 合成数据，提升样本效率（SynthER、SWIM）。
https://arxiv.org/pdf/2508.10399Large Model Empowered Embodied AI: A Survey on Decision-Making and Embodied Learning

（文：PaperAgent）

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