骨干学员很快就有了更多的新成果，首先便是可以自动打点敲钟的机械钟。然后，还有水车、印刷机、鼓风机，以及越来越高效的织布机和纺纱机。

    岳麓书院的重新兴盛更是吸引了各地隶属工部的基层官员，他们有的负责采矿，有的负责冶金，有的负责铸造，有的负责制造兵器。总之，各行各业的技术水平都得到了显著的提高。

    在以机械科为基础的职业培训之后，朱由栋又开设了经济科，教民众如何在商品和货币之间的交换中，积累商业资本，进而发展成为工业资本。

    然而，就在这形势一片大好中，朱由栋听说了一个令他脊背发凉的消息。北方，努尔哈赤在赫图阿拉称“覆育列国英明汗”，国号大金颁布“七大恨”，起兵反明。此时，努尔哈赤已经统一了大部分女真部落。

    朱由栋意识到，眼下的大明朝真的已经到了内忧外患的时候，边防也是越来越松弛，尤其是北方一带。

    女真人一直居住在东北地区，后分为三部，其中一部最为强大，该部称为建州女真。此前，建州女真族在长白山西麓，松花江和辽河流域一带兴盛起来。太祖时，为了包抄和压抑北元的残余势力，大明朝在满洲一带设立远东指挥使司，开始着手控制女真部的各个部落。大明朝先后将建州女真分成三个卫，总称“建州三卫”，其首领大多为女真部族的领袖。建州女真猛哥帖木儿是努尔哈赤的六世祖，当时为明朝建州卫左都督。北方的部族兀狄哈势力强大，南下压迫建州女真，猛哥帖木儿被杀，建州部被迫南移，最终定居于赫图阿拉，并入建州卫。

    隆庆四年，努尔哈赤的外祖父王杲担任建州右卫，王杲沿边作乱，被击斩后，儿子阿台继续和明军对抗。辽东总兵李成梁又发动攻击，向导觉昌安和儿子塔克世在混战中死亡。这场战争使建州三卫瓦解，部落零散，各自为政。而此时正是塔克世之子努尔哈赤任明朝建州部首领。

    明万历十四年，努尔哈赤被大明朝袭封为指挥使，以祖、父遗甲十三副，相继兼并海西女真部，征服东海女真部，统一了分散在满洲各地的女真各部。此后，努尔哈赤的内外联系更为频繁。内外发布政令、布告，记录各项公务事宜等，都是借用蒙古文或汉文来完成。女真人虽有自己的语言，但女真文字早已失传，故给日常交流带来诸多不便，而且由于缺乏懂蒙古文的人使得上下难于沟通。因此，努尔哈赤决心创制自己的文字满文来书写满语。明万历二十七年二月，努尔哈赤下令借用蒙古文字编制满文。

    明万历三十一年，努尔哈赤建城堡于赫图阿拉。赫图阿拉首创布椽筑城法，该城分为内、外两重城墙，努尔哈赤及其亲族居住。两年后，又增修外城，居住精悍部卒。外城北门外，铁匠、弓匠分区居住。之后，努尔哈赤认为明朝朝廷偏袒女真叶赫部而心生不忿，愤然颁布“七大恨”，起兵反明。