miniatura|Resclosa d'un canal a França; es considera que aquest tipus d'estructures es van inventar a la Xina durant la dinastia Song. La dinastia Song (960—1279 dC) va aportar significatius avenços tecnològics a la Xina, molts dels quals van ser fruit del treball de funcionaris estatals talentosos, reclutats pel govern als anomenats exàmens imperials.
La capacitat inventiva en matèria d'enginyeria mecànica avançada a la Xina comptava ja amb una llarga tradició històrica; l'enginyer Su Song va escriure que el seu treball i el dels seus contemporanis es recolzava en els assoliments d'inventors anteriors, com els de l'astrònom i inventor Zhang Heng (78—139), considerat com un dels pioners en l'ús d'eines mecàniques.Needham, vol. 4, 2a part, 466 L'ocupació de tipus mòbils en la impressió va ser una evolució del sistema d'impressió xilogràfica ja àmpliament estès en l'educació i entreteniment de les masses i dels estudiants confucianistes. De forma semblant, l'aprofitament de la pólvora per al desenvolupament de noves armes de foc, com els canons, va permetre a la Dinastia Song repel·lir als seus enemics militaritzats "les dinasties Liao i Jin, així com l'Imperi de Xi Xia" fins a col·lapsar davant la invasió de l'exèrcit mongol de Kublai Kan en el .
Durant aquest període es van dur a terme notables avanços en àrees com l'enginyeria civil, la navegació i la metal·lúrgia, a més d'introduir-se a la regió els molins de vent i el paper moneda. Aquests esdeveniments, sumats als avanços científics del període, van propiciar una revolució econòmica i van contribuir a sustentar l'expansió comercial que va experimentar la Xina en aquesta època.
Polimàtics i enginyeria mecànica Polimàtics miniatura|esquerra|El diagrama original del llibre de Su Song, elaborat el 1092, on s'aprecia el mecanisme intern de la seva torre del rellotge, juntament amb el tanc de clepsidra, un molí hidràulic amb catúfols i un mecanisme de fuita,En els rellotges mecànics, la fuita és un dispositiu que converteix el moviment de rotació contínua en una oscil·lació o moviment de vaivé, la qual cosa produeix el conegut so de tic tac del rellotge. la cadena de transmissió, una esfera armil·lar en el més alt i la roda que activava un mecanisme de timbres, gongs i tambors cada hora transcorreguda.Needham, vol. 4, 2a part, 165 i 455.
El desenvolupament tecnològic i científic durant la Dinastia Song va estar marcat per la contribució de personalitats polimàtics, com Shen Kuo (1031—1095) i Su Song (1020—1101), que són reconegudes com a impulsors dels primers coneixements empírics i avancis tecnològics en aquesta era.
Shen és famós per descobrir el concepte de nord veritable i la declinació magnètica cap al pol Nord en realitzar càlculs més precisos del meridià astronòmic, i arreglar els càlculs de la posició de l'Estrella Polar, que canviava durant els segles.Sivin, III, 22. Això va permetre als mariners navegar els mars amb una major precisió, usant la brúixola magnètica d'agulles, descrita d'igual forma en primera instància per Shen. Així mateix, aquest polimàtic va aconseguir notorietat per la seva descripció escrita de Bì Sheng, l'inventor dels tipus mòbils d'impremta. Interessat en la geologia, Shen va formular una teoria de geomorfologia i canvi climàtic a través del temps després de fer observacions sobre fenòmens naturals inusuals.Sivin, III, 23.Needham, vol. 3, 618. A partir dels coneixements contemporanis sobre eclipsis solars i lunars, teoritzà que el Sol i la Lluna tenien forma esfèrica, no plana, expandint així els raonaments d'astrònoms xinesos anteriors.Needham, vol. 3, 415s. Juntament amb el seu company Wei Pu, en el Consell d'Astronomia, Shen va utilitzar hipòtesis cosmològiques per descriure les variacions de les òrbites planetàries, inclosa la retrogradació.Sivin, III, 16.Sivin, III, 19. Un dels seus més grans assoliments en aquest camp, amb l'ajut de Wei Pu, va ser la correcció de l'error en el càlcul de l'òrbita lunar, gràcies al registre i traçat diligent de la trajectòria orbital d'aquest cos celeste durant cinc anys, amb una freqüència de tres vegades per nit.Sivin, III, 18-19.
Desafortunadament, Shen tenia molts rivals polítics en la cort decidits a sabotejar els seus treballs. Encara que la cort va acceptar totes les seves correccions de l'error lunar i solar, només va adoptar de forma parcial les rectificacions de les trajectòries orbitals dels planetes i les seves diferents velocitats. U dels seus rivals polítics en la cort va ser Su Song, que havia redactat un famós tractat farmacèutic el 1070, conegut com a Bencao Tujing, que incloïa diverses notes de botànica, zoologia, metal·lúrgia i mineralogia.Unschuld, 60.Wu, 5. Igualment, descrivia diverses aplicacions medicinals, incloent l'ús de l'efedrina com a droga farmacèutica.Needham, vol. 4, 2a part, 446. Su Song també se li atribueix l'elaboració d'un atles celestial que reunia cinc mapes estel·lars,Needham, vol. 4, 3a part, 569. mentre que el seu extens i il·lustratiu treball en cartografia va contribuir a la resolució d'una acalorada disputa entre la Dinastia Song i el seu veí Kitan, de la Dinastia Liao.Wright, 213. No obstant això, el seu treball més notable va ser la construcció d'un rellotge astronòmic hidràulic, amb una esfera armil·lar en la seva superfície, que havia estat erigit a la capital de Kaifeng l'any 1088.Sivin, III, 31-32. Per la torre d'aquest rellotge, va emprar un mecanisme de fuita que només dos segles més tard seria aplicat als rellotges de tot el continent europeu.Needham, vol. 4, 2a part, 445.Needham, vol. 4, 2a part, 448. A més, el rellotge es va destacar per ser la primera edificació a tot el món a utilitzar una transmissió per cadena de circuit continu, tal com es descriu en el tractat rellotger de Su Song, redactat el 1092.Needham, vol. 4, 2a part, 111.
miniatura|Un dels cinc mapes estel·lars publicats en el tractat rellotger de Su Song, mostrant la correcció de la ubicació de l'Estrella Polar segons Shen Kuo, com també una projecció cilíndrica similar a la projecció de Mercator.
En conclusió, ambdós casos demostren l'afany dels Song per incorporar funcionaris altament capacitats i instruïts en diferents ciències, a fi d'obtenir beneficis per a l'administració, la guerra, l'economia i la població.
D'aquesta forma, intel·lectuals com el versàtil Shen Kuo es van endinsar en branques del coneixement tan diverses com les matemàtiques, la geografia, la geologia, l'economia, l'enginyeria, la medicina, la crítica d'art, l'arqueologia, l'estratègia militar i la diplomàcia, entre d'altres.Ebrey, 162.Ebrey, Cambridge Illustrated History of China, 148. En una missió de la cort per inspeccionar una regió fronterera, Shen Kuo va elaborar un mapa amb relleu en fusta i serradures impregnades de cola amb el qual va buscar mostrar les muntanyes, camins, rius i passatges a altres oficials. També va arribar a calcular el nombre total de possibles situacions en un joc de taula i, en una altra ocasió, la major extensió possible per a una campanya militar en virtut de la quantitat total de persones que transportarien el seu menjar i la d'altres militars. Cèlebre per millorar el disseny del rellotge d'aigua amb el propòsit d'aconseguir una interpolació més eficient, així com pel disseny de l'esfera armil·lar, el gnòmon i el tub d'observació astronòmica, que va incrementar l'amplada per millorar l'observació de l'Estrella Polar i altres cossos celestes,Sivin, III, 17. Shen Kuo va experimentar de forma addicional amb la cambra obscura, només unes dècades després que Ibn al-Haytham (965—1039) ho fes per primera vegada.Needham, vol. 4, 1a part, 98.
L'odòmetre i el carro que apunta cap al sud A més de Shen Kuo i Su Song, moltes altres figures van contribuir al desenvolupament tecnològic d'aquest període. Encara que l'odòmetre (instrument que es fa servir per mesurar la distància recorreguda per un vehicle i que acoblaven a la tracció d'un carro) ja era conegut a la Xina des de l'època de la Dinastia Han, el Song Shi (una compilació de documents oficials publicada l'any 1345)Unbounded Loyalty, Frontier Crossings in Liao China, Naomi Standen - Google llibres proporciona una descripció molt més detallada i profunda d'aquest dispositiu que altres fonts xineses més antigues. El citat document afirma:
El que segueix és una llarga dissertació realitzada pel camarlenc Lu Daolong sobre els mesuraments de distància i la grandària de les rodes i engranatges. No obstant això, el paràgraf final proporciona una descripció sobre la manera de funcionament del dispositiu:
miniatura|Reconstrucció moderna del carro que apunta cap al sud. Exposició d'antiguitats al Japó, 2005. miniatura|esquerra|Exemple d'un odòmetre en un carro. Aquest és un dels més antics de la Xina i correspon al període durant el regnat de la Dinastia Han
A més, en el període Song (i en una ocasió durant l'anterior període Tang) el dispositiu de l'odòmetre es va combinar amb el dispositiu del carro que apunta al sud, inventat per l'antic enginyer mecànic xinès Ma Jun (200—265). Aquest aparell consistia en un vehicle amb rodes que feia ús d'un complex sistema d'engranatges diferencials, utilitzats en els automòbils actuals per aplicar quantitats iguals de torsió a les rodes mentre aquestes giren a velocitats diferents quan el vehicle gira. Els engranatges diferencials es van incorporar amb la finalitat de mantenir una figura d'accionament mecànic apuntant cap a una posició fixa al sud. Així, el dispositiu feia servir mecànica avançada en comptes del magnetisme d'una brúixola, amb vista a navegar i orientar-se. Al seu torn, Yan Su (961—1040), director de divisió en el Ministeri d'Obres, va recrear un dispositiu del carro que apunta cap al sud el 1027, i les seves especificacions sobre la creació del dispositiu es recullen en el tractat Song Shi.Sivin, III, 31. Això no resulta sorprenent, ja que Yan era d'alguna forma un polimàtic, igual que Shen Kuo i Su Song. Yan va millorar el rellotge d'aigua, va escriure sobre la teoria matemàtica de l'harmonia, teoritzà sobre les marees, etc. No obstant això, el text del Song Shi registra que va ser l'enginyer Wu Deren qui va combinar per primera vegada el carro que apunta al sud amb l'odòmetre, l'any 1107:
El text passa a continuació a descriure amb tot detall l'intricat disseny mecànic dels dos dispositius combinats en un solament.
Prestatgeries giratòries miniatura|esquerra|El Monestir de Longxing, lloc on es troba la prestatgeria giratòria mecànica més antiga conservada.