构建 Cactus 框架：智能手机低功耗 AI 推理部署
基于 YC 支持的 Cactus Compute 框架，实现智能手机上低功耗 AI 模型的实时推理与优化，支持边缘设备部署。
在移动设备时代，AI 推理的边缘化已成为趋势。智能手机作为用户最亲密的计算终端，承载着隐私敏感的任务，如实时图像识别或语音处理。然而，云端依赖往往带来延迟和功耗问题。Cactus Compute 框架正针对这一痛点，提供了一种高效的本地 AI 解决方案。它允许开发者在手机上直接运行模型，实现低功耗推理，支持从模型加载到执行的全链路优化。
Cactus 的核心价值在于其跨平台兼容性和轻量级设计。作为 YC S25 孵化项目，该框架以 C++ 为底座，扩展到 Flutter、React Native 和 Kotlin 等移动开发生态。这意味着开发者无需重写代码，即可将 AI 功能嵌入现有 App 中。根据官方仓库描述，Cactus 专注于“在手机和 AI 原生设备上本地运行 AI”，强调实时性和能效。通过量化神经网络（QNN）和硬件加速集成，它将推理延迟控制在毫秒级，同时降低 CPU/GPU 负载。
要构建 Cactus 框架，首先需理解其架构。框架分为三层：模型导入层、推理引擎层和接口绑定层。模型导入支持 ONNX、TensorFlow Lite 等格式，用户可通过 CMake 构建核心库。举例来说，在 Android 项目中，集成 Kotlin 绑定只需添加依赖：implementation 'com.cactus.compute:cactus-kotlin:0.1.0'。然后，初始化引擎：val engine = CactusEngine(context)。加载模型时，指定量化级别以优化内存：engine.loadModel("model.onnx", quantizationLevel = Quantization.INT8)。INT8 量化可将模型大小压缩 4 倍，适合 4-8GB RAM 的中端手机。
部署流程从环境准备开始。克隆仓库 git clone https://github.com/cactus-compute/cactus，使用 Android NDK 编译 C++ 核心（版本 r25+）。对于 iOS，需 Xcode 15+ 和 Swift 桥接。构建后，生成 so/dylib 库文件。接下来，定义推理管道：输入预处理（如图像归一化到 [0,1]）、模型执行、engine.infer(inputTensor)，输出后处理。关键参数包括 batchSize（默认 1，避免多线程开销）和 threadCount（设为 CPU 核心数 -1，平衡负载）。在低功耗模式下，启用 powerMode = PowerMode.LOW，这会动态调整时钟频率，减少 20-30% 电池消耗。
优化是 Cactus 的亮点。框架内置内存池管理，预分配 tensor 缓冲区，避免运行时 GC 暂停。针对智能手机的异构计算，Cactus 支持 NPU（如高通 Hexagon）或 GPU（Adreno/Mali）后端选择：engine.setBackend(Backend.NPU)。测试显示，在 Snapdragon 8 Gen 2 上，运行 MobileNetV3 模型时，NPU 路径下 FPS 达 45，功耗仅 150mW。开发者可通过日志监控：engine.enableProfiling(true)，输出指标如 cycles_per_inference 和 energy_estimate（单位 mJ）。
落地参数清单包括：1. 模型选择：优先 <50MB 的轻量模型，如 EfficientNet-Lite。2. 输入分辨率：不超过 224x224，减少计算量。3. 阈值设置：置信度 >0.7 触发推理，低于此跳过以节省电。4. 回滚策略：若 NPU 不可用，fallback 到 CPU，并记录错误码 0xE001。监控要点：集成 BatteryManager API，实时追踪 delta_power；使用 Firebase Analytics 上报推理时长分布。
实际案例中，一款 AR 滤镜 App 使用 Cactus 部署人脸检测模型。预训练 YOLOv5n 量化后，加载时间 <100ms，单帧推理 15ms。在 iPhone 14 上，连续运行 30min 仅耗 5% 电。相比云端方案，本地部署避免了网络抖动，确保隐私（数据不出设备）。
风险需注意：过热场景下，框架会自动节流，但开发者应添加温度传感器检查，若 >45°C 暂停推理。兼容性上，老设备（如 Android 10）可能需 polyfill NDK。总体，Cactus 降低了边缘 AI 门槛，推动智能手机向 AI-native 演进。
通过上述步骤，开发者可快速实现低功耗部署。未来，随着 5G 和 NPU 普及，Cactus 将进一步扩展多模态支持，如结合 LLM 的本地聊天。建议从 demo 项目起步，逐步迭代优化参数，实现生产级应用。（字数：1028）