The Weisfeiler--Lehman (WL) test is a fundamental iterative algorithm for checking isomorphism of graphs. It has also been observed that it underlies the design of several graph neural network architectures, whose capabilities and performance can be understood in terms of the expressive power of this test. Motivated by recent developments in machine learning applications to datasets involving three-dimensional objects, we study when the WL test is {\em complete} for clouds of euclidean points represented by complete distance graphs, i.e., when it can distinguish, up to isometry, any arbitrary such cloud. Our main result states that the $(d-1)$-dimensional WL test is complete for point clouds in $d$-dimensional Euclidean space, for any $d\ge 2$, and that only three iterations of the test suffice. Our result is tight for $d = 2, 3$. We also observe that the $d$-dimensional WL test only requires one iteration to achieve completeness.


翻译:Weisfeiler-Lehman(WL)测试是一种基础的迭代算法,用于检查图的同构性。同时也被观察到它构成了几种图神经网络体系结构的设计基础,这些结构的能力和性能可以用它在表达能力方面来理解。在机器学习应用于三维物体数据集的最新发展的推动下,我们研究了WL测试在永久完全距离图中代表的欧几里得完整点云上的完备性,即它是否可以在同构的情况下区分任意完全点云。 我们的主要结果是,$d$维欧几里得空间中的点云的$(d-1)$-维WL测试在任何$d\geq 2$时都是完备的,且仅需三次迭代即可实现。对于$d=2,3$,我们的结果是最紧的。同时我们也注意到,$d$维WL测试只需要一次迭代就可以实现完备性。

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