Chrome 中通过 WebNN API 集成 Gemini Nano：浏览器端本地 AI 推理实践

在浏览器环境中实现本地 AI 推理，已成为提升用户隐私和响应速度的关键技术路径。通过 WebNN API 集成 Gemini Nano，可以在 Chrome 中直接运行轻量级模型，避免云端依赖，实现如标签页内容总结、实时内容生成和提示优化的任务。这种方法特别适用于需要低延迟的交互场景，例如网页应用中的即时反馈机制。

Gemini Nano 作为 Google 的端侧模型，参数规模控制在 3.25 亿左右，支持多模态输入，包括文本和图像。其在 Chrome 中的集成依赖 WebNN API，该 API 提供跨平台神经网络加速，利用 WebGPU 或其他后端进行高效计算。根据官方文档，Gemini Nano 在 Pixel 设备上的推理速度可达 940 tokens/s，内存占用仅 1.6GB，这为浏览器端应用提供了可行性。实际测试显示，在配备 4GB 以上 GPU 的桌面环境中，响应延迟控制在数百毫秒内，远优于云端 API 的网络开销。

要落地集成，首先需准备环境。使用 Chrome Canary 版本（128 或更高），下载地址为官方渠道。进入 chrome://flags，启用 #prompt-api-for-gemini-nano 和 #optimization-guide-on-device-model（设置为 Enabled BypassPerfRequirement），然后重启浏览器。接着，访问 chrome://components，检查并下载 “Optimization Guide On Device Model” 组件，该模型约 2GB 大小，下载后存储在本地。硬件要求包括至少 4GB 显存的 GPU（如 Intel UHD 5500 不支持），并确保浏览器语言设置为英语以避免兼容问题。

集成代码示例聚焦于 Prompt API 的使用。首先，初始化会话：

const model = await window.ai.createTextSession();
const response = await model.prompt("总结以下标签页内容： [内容]");

此调用支持流式输出，参数包括 maxTokens（默认 512，建议 256 以平衡速度）和 temperature（0.7 为生成任务标准值）。对于多模态，如图像描述，可扩展为：

const response = await model.generateContent({
  text: "描述这张图片",
  image: bitmap // Bitmap 对象
});

WebNN API 的后端选择至关重要，默认使用 DirectML（Windows）或 Metal（macOS），但若需 FP32 精度以减少量化损失，可通过 ONNX Runtime Web polyfill 强制指定。调试时，使用 Chrome DevTools 的 Performance 面板监控推理时长，若超过 500ms，则检查 GPU 利用率并回退到 CPU 模式（通过 navigator.gpu.requestAdapter({powerPreference: 'low-power'})）。

实际应用中，标签页总结可通过注入脚本捕获页面文本，调用模型生成 100 字以内摘要。内容生成任务如自动补全用户输入，设置提示模板：“基于 [上下文] 生成 [任务]”，并限制输出长度以防内存溢出。提示增强则用于优化用户查询，例如预处理为：“请以专业语气重述： [原提示]”。这些任务的落地参数包括：批处理大小 1（单请求优先），超时阈值 10s，回滚策略为云端 API（如 Gemini Flash）当本地失败时。

监控要点聚焦性能与稳定性。使用 Web Vitals API 追踪推理对页面加载的影响，目标 Cumulative Layout Shift < 0.1。日志记录模型加载时间（首次 >1min，后续缓存 <100ms）和错误率，若 FP16 导致精度偏差 >5%，则切换模型导出为 FP32。风险控制包括：实验性 flags 可能在更新中失效，建议版本锁定；隐私合规下，确保输入数据不持久化存储。

进一步优化可结合 WebAssembly 后端加速 ONNX 模型导入，提升 20% 吞吐量。针对中端设备，启用混合精度（INT8/FP16），但需验证 MMLU 分数保持 >65%。在生产环境中，集成 Firebase AI Logic 作为回退，实现 PREFER_ON_DEVICE 模式：本地优先，云端补充。

总体而言，这种集成方案将浏览器转变为 AI 终端，适用于教育工具、内容管理器等场景。通过参数调优和监控，可实现可靠的离线体验，推动 Web AI 的民主化。（字数：1024）