Brain-body co-evolution enables animals to develop complex behaviors in their environments. Inspired by this biological synergy, embodied co-design (ECD) has emerged as a transformative paradigm for creating intelligent agents-from virtual creatures to physical robots-by jointly optimizing their morphologies and controllers rather than treating control in isolation. This integrated approach facilitates richer environmental interactions and robust task performance. In this survey, we provide a systematic overview of recent advances in ECD. We first formalize the concept of ECD and position it within related fields. We then introduce a hierarchical taxonomy: a lower layer that breaks down agent design into three fundamental components-controlling brain, body morphology, and task environment-and an upper layer that integrates these components into four major ECD frameworks: bi-level, single-level, generative, and open-ended. This taxonomy allows us to synthesize insights from more than one hundred recent studies. We further review notable benchmarks, datasets, and applications in both simulated and real-world scenarios. Finally, we identify significant challenges and offer insights into promising future research directions. A project associated with this survey has been created at https://github.com/Yuxing-Wang-THU/SurveyBrainBody.


翻译:大脑与身体的协同演化使得动物能够在环境中发展出复杂的行为。受这种生物协同作用的启发,具身协同设计(ECD)已成为一种变革性范式,用于创建从虚拟生物到物理机器人的智能体——通过联合优化其形态结构与控制器,而非孤立地处理控制问题。这种集成方法促进了更丰富的环境交互和更稳健的任务性能。在本综述中,我们系统性地概述了ECD领域的最新进展。我们首先形式化ECD的概念,并将其置于相关研究领域中定位。随后,我们引入一个分层分类体系:底层将智能体设计分解为三个基本组成部分——控制大脑、身体形态与任务环境;上层则将这些组成部分整合为四大ECD框架:双层优化、单层优化、生成式与开放式演化。该分类体系使我们能够综合来自一百多项近期研究的见解。我们进一步回顾了模拟与真实场景中的代表性基准测试、数据集及应用案例。最后,我们指出了当前面临的重要挑战,并对未来有前景的研究方向提出了见解。与本综述相关的项目已创建于 https://github.com/Yuxing-Wang-THU/SurveyBrainBody。

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