Extreme Learning Machines for Predict the Diamond Price Range

Gemstones, such as diamonds, are used in various applications, from jewelry to technology, where they have recently been considered as semiconductor materials. However, the value of diamonds is difficult to measure due to their price being influenced by characteristics such as cut, color, clarity, and carat weight, making the estimation of diamond value a complex and sometimes subjective task. Currently, regression models are being developed to estimate the value of these precious stones. To support the estimation of diamond value and improve the training time of predictive models, this research proposes the multiclass classification of diamond values using standard ELM, regularized ELM, and weighted ELM. The classification was based on 4 value categories with respect to their prices: (a) less than US$500, (b) between US$500 and US$1000, (c) between US$1000 and US$1500, and (d) over US$1500. The results obtained are presented based on accuracy and model training time. Of the evaluated models, the regularized ELM presented the best results, with an accuracy of 0.8375 and a runtime of 109 seconds. The results demonstrate that ELMs can efficiently classify diamond prices, and the models are robust, showing the price trend, and the main classification errors of the models are generated in classes with prices very similar between diamonds.

I. IntroducciòN

El uso de materiales provenientes de la tierra como los minerales ha acompañado a la humanidad desde sus comienzos en distintas funciones [1]. Por ejemplo, el diamante es ampli- amente usado en la joyería [2] y recientemente considerado como material semiconductor [3]. El diamante, reconocido por su excepcional estética, es un mineral altamente codiciado cuyo valor puede superar los US$ 18000 [4]. Es una de las piedras preciosas más preciadas, sobre todo porque es muy escasa, siendo carbono puro cristalizado esencialmente y uno de los minerales más duros sobre la tierra. Los precios de los diamantes varían bastante debido a que cuentan con características determinadas que pueden disminuir y subir su valor drásticamente. Por 1o general para estimar el precio del diamante se utiliza el criterio de 4C, esto se refiere a sus cuatro características más importantes. Asi, las 4C, las cuales provienen de sus iniciales en inglés: cut (corte), color (color), clarity (pureza), y carat (peso en quilates). Por una parte las características de corte y peso son sencillas de estimar, es decir son medidas cuantificables fácilmente. Por otra parte la pureza y el color del diamante son medidas subjetivas, es decir, son determinadas por el criterio de un experto en el tema, 1o que resulta evidentemente en la variabilidad del precio del diamante [5]. Para la estimaciòn del precio de estas gemas debemos profundizar dentro de sus características. La talla o corte es 1o primero que se revisa y se puede realizar por simple inspecciòn visual, se refiere tanto al tipo de corte y su calidad. Existen distintos tipos de corte: ovalado, radiante, marquesa, entre otros, siendo el más común, buscado y de mayor valor el corte de redondo brillante, los demás cortes son llamados tallas fantasía. El color es una de las variables más difíciles de cuantificar, se clasifican los diamantes dependiendo de su color desde la letra D (incoloro y de mayor valor) hasta la Z (con un tono amarillo y de menor valor). En el caso del peso se mide con unas balanzas precisas y exactas, y se utiliza la clasificaciòn de la tabla de precios de Rapaport [6], donde se consigue via pago períodico, un reporte de precios de diamantes según su peso y el color. Finalmente, la pureza se refiere a las inclusiones visibles en el diamante, a través de una lupa que aumenta las dimensiones por un factor de 10. Si hay muchas inclusiones visibles el diamante caerá en la parte más baja de la escala de pureza (menor precio), en el caso de que no sean visibles las inclusiones el diamante se considerará perfecto (mayor precio).