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スマートフォン上の小型言語モデル検証:4K/8K コンテキスト、メモリ、ルーティング精度

5 つの小型 GGUF 言語モデルを iPhone 15 Pro Max で測定し、4K/8K のメモリ、初回トークン遅延、96 件のエージェントルーティング能力を比較しました。

オンデバイスAILLMモバイル推論ベンチマークエージェントルーティング
スマートフォン上の小型言語モデル検証:4K/8K コンテキスト、メモリ、ルーティング精度

最近、私たちはひとつの問いに関心を持っていました。小型の言語モデルは、すでにスマートフォン上でローカルに動作し、実用的なエージェント型タスクを担える水準に来ているのでしょうか。

主観的な印象だけで判断しないために、人気のある 5 つの GGUF テキストモデルを選び、4K と 8K の 2 つのコンテキスト設定で比較しました。リソース測定は iPhone 15 Pro Max 実機で行い、能力測定ではすべてのモデルに同じ 96 件の決定的なエージェントルーティングケースを使いました。対象は Skill 選択、Action 抽出、Mode 分類、必須スロットの保持、簡単なプランニング判定です。

これは広範な学術ベンチマークではありません。スマートフォン優先のエンジニアリングチェックです。モデルはロードできるのか、8K コンテキストでメモリはどれだけ増えるのか、最初のトークンはどれくらい速いのか、そして小さなローカルエージェントランタイムに対して安定した構造化決定を返せるのかを見ています。

テストしたモデル

モデルローカルサイズ量子化状態
MiniCPM5-1B656.2 MiBQ4_K_Mテスト済み
Gemma-3-1B-IT768.7 MiBQ4_K_Mテスト済み
Qwen3.5-2B1221.5 MiBQ4_K_Mテスト済み
Qwen2.5-3B-Instruct2007.4 MiBQ4_K_Mテスト済み
Phi-4-mini-instruct2376.4 MiBQ4_K_Mテスト済み

Qwen3.8 があるのに、なぜ Qwen3.5 を測るのか

Qwen の最新メインラインは、すでに 3.5 を超えています。現時点で公開されている Qwen3.8 ファミリーの中心は、Qwen3.8-Max、Qwen3.8-2.4T-A95B、Qwen3.8-27B のような大規模モデルです。これらは重要なモデルですが、1B-4B クラスのスマートフォンローカルルーティングモデルとは、同じ導入カテゴリではありません。

このテストの目的は、最新のクラウド旗艦モデルを評価することではありません。実際にスマートフォンのランタイム内に置けるモデルを探すことです。デフォルトは 4K context、難しいタスクだけ 8K、メモリ使用量は予測可能で、構造化決定を安定して返せる必要があります。この制約では、Qwen3.5-2B は今でも Qwen 系列の有力候補です。新しい Qwen3.6、Qwen3.7、Qwen3.8 には、この役割に合う公式の 1B/2B クラス open model がまだ明確にはありません。

Qwen 系列公開されているスマートフォン向け小型候補このテストでの扱い
Qwen3.5あり:0.8B、2B、4B クラススマートフォンローカルルーティングに関連。今回は 2B をテスト
Qwen3.6明確な 1B/2B/4B open 候補は未確認公開重みは主に 27B と 35B-A3B クラス
Qwen3.7明確な 1B/2B/4B open 候補は未確認主に API 側の Max/Plus/Flash 系列
Qwen3.8スマートフォンサイズの公式候補はまだない公開の中心は Max、2.4T-A95B、27B。第三者 GGUF もデスクトップ/ワークステーション向け

カバレッジと未測定の候補

この表は「スマートフォン向けモデルをすべて測り終えた」という主張ではありません。ローカルに GGUF があり、同じスマートフォンリソース測定と同じ 96 件のルーティングプロトコルを通せたテキストモデルを対象にしています。

また、中国系モデルだけの比較でもありません。今回の表には Qwen と MiniCPM という中国系モデルに加え、Google の Gemma と Microsoft の Phi も含まれています。足りていないのは、いくつかの海外またはコミュニティ発の新しいモバイル候補が、まだ今回のローカル benchmark に入っていない点です。

追加で測る価値がある候補出自/エコシステム測る価値がある理由
LFM2.5-1.2B-InstructLiquid AIオンデバイス用途と tool-style workload を意識した候補
LFM2.5-1.2B-ThinkingLiquid AI小型 reasoning 候補。ただし thinking 出力の遅延制御が必要
Llama 3.2 1B/3B InstructMeta最新ではないが、スマートフォンローカルの重要な基準線
SmolLM2/SmolLM3 small instruct modelsHugging Face ecosystem独立した軽量ベースラインとして有用
Gemma 3n E2BGoogleモバイル指向のマルチモーダル候補。テキストルーティングだけでなく VLM harness が必要
MiniCPM-V-4.6OpenBMB ecosystem画面理解、画像、OCR を見る小型マルチモーダル候補

次の反復では、互換性のあるローカル artifact、同じ 4K/8K スマートフォンリソース測定、同じ構造化ルーティングまたはマルチモーダルタスクプロトコルが揃ったものだけを、同じ比較表に入れるべきです。

スマートフォン側の環境は iPhone 15 Pro Max、A17 Pro、8 GB 物理メモリ、iOS 26.6.1、SwiftLlama と llama.cpp b8668、Metal 全レイヤーオフロードです。各モデルと各 context の組み合わせについて、独立起動を 3 回行いました。

測定フロー

Flow diagram Preparing diagram
View diagram source
flowchart LR
    A[GGUF モデルを選択] --> B[スマートフォンで 4K と 8K のリソース測定]
    B --> C[ロード時間、TTFT、プロセスメモリ、Metal メモリを記録]
    C --> D[同じ 96 件のルーティングケースを実行]
    D --> E[Parse、Skill、Action、Mode、スロット、Planning を採点]
    E --> F[スマートフォン優先の導入ゲートを適用]

スマートフォンのリソース測定では短い中国語プロンプトを使い、モデルロード、コンテキスト確保、短文プロンプトの TTFT、基本生成、メモリ使用量を測定しました。完全な 4K/8K 長文 prefill のストレステストではありません。

96 件の能力測定では同じモデルファイルと決定的なサンプリング設定を使いましたが、全モデルを再現性高く比較するためにデスクトップ Metal 評価ランナーで実行しました。これにより、スマートフォン上のリソース実現性と構造化ルーティング品質を分けて見られます。

iPhone での 4K/8K リソース結果

5 つのモデルは、どちらのコンテキストサイズでもロードに成功しました。

モデルContextLoad P50TTFT P50ロード後プロセスメモリロード後 Metal メモリ結果
MiniCPM5-1B4K0.172 s0.140 s175.7 MiB1008.8 MiB3/3 loaded
MiniCPM5-1B8K0.176 s0.136 s271.6 MiB1104.8 MiB3/3 loaded
Gemma-3-1B-IT4K0.621 s0.215 s197.3 MiB1381.2 MiB3/3 loaded
Gemma-3-1B-IT8K0.567 s0.200 s301.3 MiB1485.2 MiB3/3 loaded
Qwen3.5-2B4K0.323 s0.268 s201.4 MiB1767.8 MiB3/3 loaded
Qwen3.5-2B8K0.323 s0.274 s249.6 MiB1819.8 MiB3/3 loaded
Qwen2.5-3B-Instruct4K0.303 s0.445 s230.8 MiB2447.0 MiB3/3 loaded
Qwen2.5-3B-Instruct8K0.296 s0.442 s375.0 MiB2591.0 MiB3/3 loaded
Phi-4-mini-instruct4K0.431 s0.503 s614.0 MiB3291.8 MiB3/3 loaded
Phi-4-mini-instruct8K0.569 s0.511 s1126.4 MiB3795.8 MiB3/3 loaded

最も重要なのは、4K から 8K に上げたときの増分です。この設定では Qwen3.5-2B の Metal メモリ増分は約 52 MiB にとどまりました。一方、Phi-4-mini は約 504 MiB 増えました。通常は 4K で動作し、難しいタスクだけ 8K に上げるスマートフォン向けランタイムでは、Qwen3.5-2B のほうが扱いやすいコスト曲線です。

96 件のルーティング能力結果

この能力セットには、中国語と英語のエージェント型リクエストが 96 件含まれます。モデルが有効な構造化決定を出せるか、正しい Skill と Action を選べるか、retrieve/act/clarify/answer の挙動を分類できるか、必要なスロットを保持できるか、プランニングが必要なケースを認識できるかを確認しました。

モデルContextParseSkillActionModeMissing slotsPlanningTTFT P50E2E P50
MiniCPM5-1B4K62.5%85.4%51.0%53.1%28.6%25.0%0.136 s0.622 s
MiniCPM5-1B8K62.5%85.4%51.0%53.1%28.6%25.0%0.138 s0.592 s
Gemma-3-1B-IT4K68.8%82.3%52.1%58.3%42.9%37.5%0.147 s0.976 s
Gemma-3-1B-IT8K68.8%82.3%52.1%58.3%42.9%37.5%0.148 s0.920 s
Qwen3.5-2B4K100.0%95.8%95.8%96.9%100.0%87.5%0.276 s1.098 s
Qwen3.5-2B8K100.0%95.8%95.8%96.9%100.0%87.5%0.273 s1.079 s
Qwen2.5-3B-Instruct4K94.8%80.2%71.9%79.2%66.7%37.5%0.522 s1.633 s
Qwen2.5-3B-Instruct8K94.8%80.2%71.9%79.2%66.7%37.5%0.529 s1.644 s
Phi-4-mini-instruct4K67.7%50.0%42.7%51.0%42.9%12.5%0.606 s2.220 s
Phi-4-mini-instruct8K63.5%55.2%34.4%42.7%42.9%25.0%0.620 s1.870 s

1B クラスのモデルはリソース面では魅力的ですが、構造化された Action と Mode の判断で失敗が多すぎました。リマインダー、メール下書き、メモリ更新のような書き込み経路に触れるローカルアシスタントでは、これは単なるベンチマーク上の数値ではなく、実際のプロダクトリスクになります。

Qwen3.5-2B は、このグループで唯一、提案した導入ゲートを満たしたモデルでした。Parse が安定し、Skill と Action が 90% を超え、Mode が 95% を超え、さらにスマートフォン側の 8K Metal メモリが 2 GiB 未満に収まりました。

実用上の順位

順位モデル向いている用途
1Qwen3.5-2B Q4_K_Mデフォルトのローカルエージェントルーティング候補
2Qwen2.5-3B-Instruct Q4_K_M研究用ベースライン。スマートフォンのデフォルトには最適ではない
3MiniCPM5-1B Q4_K_M非常に低リソースな fallback。単純な分類に向く
4Gemma-3-1B-IT Q4_K_M軽量ベースラインとして有用だが、アクション判断は不安定
5Phi-4-mini-instruct Q4_K_Mこのスマートフォン優先のルーティング用途には重すぎる

この結果から分かること

スマートフォン上のローカルエージェントでは、最良のモデルが単に最小のモデルとは限りません。最小モデルは TTFT とメモリでは勝ちましたが、構造化決定の品質が大きく落ちました。逆に、大きなモデルが自動的に勝つわけでもありません。Qwen2.5-3B と Phi-4-mini は Qwen3.5-2B より多くのメモリを使いましたが、このルーティングタスクでは低いスコアでした。

今回のテストで実用的な中間点になったのは Qwen3.5-2B です。8K メモリを現実的な範囲に抑えつつ、中国語と英語のケースで安定した JSON に近いルーティング決定を出しました。ただし、バッテリーと熱の観点では、デフォルト context は 4K にしておき、タスクの複雑さが必要な場合だけ 8K に上げるべきです。

制限と次のテスト

この数字は過度に一般化すべきではありません。

スマートフォンのリソース測定は短いプロンプトを使っています。次のステップでは、約 3.5K と 7.5K prompt tokens の長い prefill 測定に加え、20 ターン連続セッションで tokens/s、熱状態、バッテリー低下、jetsam リスクを記録する必要があります。

能力測定はテキストルーティングに集中しています。Gemma 3n や MiniCPM-V のようなマルチモーダル候補は、画面理解、OCR、写真への質問、権限制約付きプライバシーケースを含む別の VLM harness で評価すべきです。

次に試す価値のあるオンデバイス候補として、LFM2.5-1.2B-Instruct、LFM2.5-1.2B-Thinking、Llama 3.2 1B/3B、SmolLM 系 small instruct models、Qwen3.5-4B、Gemma 3n E2B、MiniCPM-V-4.6 があります。これらは、同じスマートフォン側リソース測定と同じ能力プロトコルを通過してから、同じ比較表に入れるべきです。

MonoWare より

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